Ученые из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН в сотрудничестве с коллегами из ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН», Новосибирского института органической химии им. Н. Н. Ворожцова СО РАН, Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН и специалистами из Индии используют человеческий сывороточный альбумин для разработки тераностиков — терапевтических препаратов нового поколения, совмещающих терапевтические и диагностические функции.
Альбумин — основной транспортный белок крови. Он доставляет эндогенные и экзогенные субстанции в организме. Из плазмы крови он поступает в другие ткани и органы и является основным компонентом большинства внеклеточных жидкостей. Как наиболее распространенный белок с различными физиологическими функциями, альбумин широко используется для доставки терапевтических молекул. Он синтезируется внутри нашего организма (если мы, конечно, не говорим о рекомбинантном альбумине). В его составе есть много подходящих аминокислотных остатков, по которым можно осуществлять ковалентное присоединение терапевтических молекул, или так называемых репортёрных групп, используемых для диагностики.
Известно, что аккумуляция наночастиц альбумина, нагруженного лекарственным препаратом, в раковых клетках может быть обусловлена связыванием альбумина со специфическим рецептором gp60 и последующим взаимодействием с другим специфическим вектором — рецептором SPARC. Обычно в опухолевых клетках концентрация SPARC выше, чем в здоровых. Это обеспечивает избирательность накопления противоопухолевого препарата на основе альбумина в раковой опухоли в сравнении со здоровыми тканями. Такая адресная доставка позволяет снизить дозу присоединенного к альбумину лекарства и минимизировать побочные эффекты.
<p«Структура человеческого сывороточного альбумина изучена методом рентгеноструктурного анализа, он может связывать и адресно транспортировать препараты, хранится в виде растворов в течение многих лет, очень стабилен в широком диапазоне pH, температуры и в разных растворителях. Также созданы рекомбинантные формы альбумина (его можно наработать вне человеческого организма в необходимых количествах). Всё это делает белок привлекательным кандидатом для использования в дизайне нанокомпозитных материалов медицинского назначения, для выявления и лечения рака в частности», — объясняет научный сотрудник лаборатории органического синтеза ИХБФМ СО РАН кандидат химических наук Татьяна Витальевна Аврамчук.
Исследователи ИХБФМ СО РАН в сотрудничестве с коллегами придумали подход к созданию уникальных наноконструкций, способных в будущем стать основой новых высокоэффективных решений для тераностики (комплексного решения терапевтических и диагностических проблем) злокачественных опухолей.
Альбумин может повысить эффективность ковалентно связанного с ним трифтортимидина. «Трифтортимидин — соединение, обладающее противораковыми свойствами, но само по себе оно требует значительных доз введения, так как недостаточно химически устойчиво в крови и быстро выводится из организма из-за малых размеров. Использование альбумина может улучшить фармакодинамику и фармакокинетику терапевтических препаратов, присоединяемых к нему. Улучшение терапевтических свойств трифтортимидина при присоединении его к альбумину показано in vivo, на линии мышей, имеющих внедренные клетки человеческой глиомы», — рассказывает Татьяна Аврамчук.
Распределение альбумина, несущего трифтортимидин и оптически активную метку, в организме мыши, имеющей вживленные клетки человеческой глиомы. Терапевтическая конструкция накапливается в опухоли (показана голова мыши)
Другой используемый для противораковой терапии препарат — тамоксифен. Совместные исследования ученых из ИХБФМ СО РАН и НИОХ СО РАН показали, что токсичность конъюгата тамоксифена с альбумином, содержащего спиновую метку (органическую молекулу, обладающую неспаренным электроном, дающим возможность наблюдения спектров электронного парамагнитного резонанса — ЭПР), в отношении культуры клеток рака молочной железы оказалась больше, чем у исходной терапевтической молекулы.
Конструкции на основе альбумина, содержащие в качестве репортёрных молекул спиновые метки, могут быть полезны для визуализации опухолей. Такая метка служит зондом, который можно наблюдать в живой системе методом ЭПР. «Для создания полной картины эффективности полученных нами конструкций необходимо провести исследования in vivo. Значение альбумина в качестве носителя лекарственного средства может значительно возрасти, если для нацеливания на раковую опухоль будет использоваться белок, меченный спиновой меткой, поскольку это поможет исследовать распределение лекарственного средства совокупностью методов ЭПР, МРТ и мультиядерной магнитно-резонансной визуализации, превращая меченный спином альбумин в реальный тераностический инструмент. Кроме этого, визуализация с помощью метода ЭПР особенно полезна для мониторинга гипоксических зон в опухолях, которые обладают высокой устойчивостью к радиационному и химиотерапевтическому лечению», — отмечает Татьяна Аврамчук.
Сейчас в рамках гранта РНФ сотрудники лаборатории органического синтеза ИХБФМ СО РАН совместно с коллегами из ИЯФ СО РАН и ФИЦ ИЦиГ СО РАН также разрабатывают инновационные препараты для комбинированной бор-нейтронозахватной терапии.
Работа выполнена при поддержке гранта РНФ (№ 19-74-20123), Министерства науки и высшего образования РФ (14.W03.31.0034) и РФФИ (18-04-00393).
Мария Фёдорова
Фото и рисунок предоставлены Татьяной Аврамчук, изображение из открытых источников (анонс)
ИСТОЧНИКИ
Сибирские ученые разрабатывают антираковые препараты нового поколения на основе альбумина
- Наука в Сибири (www.sbras.info), 14./07/2020
