Ученые разработали активируемое инфракрасным излучением соединение, обогащенное платиной, убивающее раковые клетки уникальным способом, не требуя кислорода и преодолевая ограничения существующих методов лечения рака на основе фотодинамической терапии. Их открытие прокладывает путь для разработки следующего поколения противораковых препаратов.
Фотодинамическая терапия (ФДТ) включает введение агента-фотосенсибилизатора, активируемого энергией определенной длины световой волны, обычно лазером или светодиодом. При активации светом образуются активные формы кислорода (АФК), которые повреждают раковые клетки, запуская процесс апоптоза или запрограммированной клеточной гибели.
Апопто́з — регулируемый процесс программируемой клеточной гибели, в результате которого клетка распадается на отдельные тельца, ограниченные плазматической мембраной. Фрагменты погибшей клетки обычно очень быстро фагоцитируются макрофагами либо соседними клетками, минуя развитие воспалительной реакции.
ФД-терапия доказала свою эффективность при лечении рака, но её проблема заключается в том, что требуется наличие вызывающего гибель клеток кислорода в её микроокружении. Поскольку большинство злокачественных опухолей обладают гипоксическим, то есть с низким содержанием кислорода, микроокружением, эффективность обычных фотосенсибилизаторов достаточно ограничена.
В качестве решения этой задачи ученые из Гонконга разработали новое активируемое ИК-излучением вещество, обогащенное платиной, эффективно уничтожающее раковые клетки, и не требуя кислорода.
Химиотерапевтические препараты на основе хлорида платины (II) уже много лет используются для лечения рака. Однако они способны вызывать побочные эффекты: токсичность, лекарственная устойчивость.
Гексахлороплатинат (IV) платины (II) является пролекарством, то есть он фармакологически неактивен до тех пор, пока не подвергнется метаболизму при попадании в раковые клетки. Это делает гексахлороплатинат (IV) более привлекательным из-за более высокой стабильности и меньшего количества побочных эффектов, чем соединения Pt (II).
Ранее проведенные исследования показали, что добавление переходных металлов, таких как платина, к фотосенсибилизаторам повышает их эффективность.
Ученые соединили комплексы Pt (IV) с органическими светочувствительными соединениями и обнаружили, что это приводит к эффекту фотоокисления, усиленного металлом. Их открытие привело их к разработке нового класса фотоокислителей Pt (IV), активируемых в ближнем ИК-диапазоне (длина волны 0,74-1,4 мкм).
Ученые вводили внутривенно свое новое соединение подопытным мышам с опухолями. Четыре часа спустя они применили инфракрасное излучение для активации фотоокислителей и обнаружили, что это привело к уменьшению объема опухоли на 89% и веса опухоли на 76%. Это указывает на эффект фотоокислителей Pt (IV), способный блокировать рак. В то время как обычные противоопухолевые препараты на основе платины вызывают апоптоз раковых клеток, исследователи обнаружили, что их соединение приводит к уникальной форме гибели клеток.
Ученые наблюдали, что после активации ИК-излучением фотоокислителей Pt (IV) происходило окисление биомолекул внутри клеток за счет вырабатывания активных форм кислорода, перекиси липидов и протонов. Перекиси липидов вызывали окислительные всплески, которые повреждали важные компоненты раковых клеток, в то время как протоны снижали внутриклеточный рН, создавая неблагоприятную кислую микросреду.
Кроме того, ученые заметили, что фотоокислители Pt (IV) активировали иммунную систему, привлекая иммунные клетки в очаг инфекции. По сравнению с контрольной группой, после активации ИК-излучением количество вспомогательных Т-клеток увеличилось в семь раз, а количество цитотоксических Т-клеток увеличилось в 23 раза. Цитотоксические, или киллерные, Т-клетки распознают и уничтожают раковые клетки напрямую, тогда как вспомогательные Т-клетки помогают активировать цитотоксические Т-клетки.
Исследователи планируют провести доклинические исследования, чтобы всесторонне охарактеризовать химические, биологические и фармацевтические свойства новых фотоокислителей Pt (IV) с целью идентификации соединений для клинических испытаний.
Источник: Nature Chemistry
