Уникальный тип аминокислоты для борьбы с раком мозга

Метод фотодинамической терапии часто применяется для борьбы с раковыми опухолями головного мозга. Его особенность заключается в том, что может производиться как нацеливание на обширные области, пораженные раком, так и на малые области, в которых содержатся раковые клетки, минуя здоровые клетки тканей. Работа методики основана на инъекции особого препарата фотосенсибилизатора, который концентрируется в клетках и подвергает их воздействию активного вещества. После контакта препарата со светом происходит процесс выработки реактивного кислорода или ROS, который провоцирует отмирание клеток. Данная методика является исключительно точной, поскольку фотосенсибилизаторы концентрируются именно в клетках опухоли и минуют здоровые клетки тканей. Это позволяет исключить отмирание здоровых клеток под воздействием света.

Данная методика не является универсальной и совершенной. Несмотря на факт того, что химические составляющие, использующиеся для разработки фотосенсибилизатора, представленные полипиридильными Ru-комплексами, обладают стабильностью, биосовместимостью и высокой эффективностью синтеза ROS, что способствует массовой гибели раковых клеток, дополнительные составляющие препарата, используемые для ускорения синтеза реактивного кислорода, способствуют пониженной способности препарата растворяться в воде. Это значит, что соединение данных активов довольно трудно доставить на место их действия – молекулы соединяются между собой и не снижают плотность, растворяясь в жидкости, что также свидетельствует о том, что их движение в потоке крови, которая на 90 процентов состоит из воды, будет затруднено. Это также говорит о том, что методика требует доработки для практического использования, а ученые, представляющие Окинавский институт науки и техники OIST, заложили фундамент и сделали первые шаги на пути к созданию эффективного фотосенсибилизатора, в состав которого входят такие компоненты как аминокислотный таурин и Ru-комплекс. Результат исследования были представлены в научном издании Chemical Communications.

Таурин представляет одну из аминокислот, имеющих наиболее широкую распространенность в центральной нервной системе – это помогает организму передавать сигналы через мозг. Учитывая важность функции таурина и его биосовместимость с головным мозгом, а также его растворимость в воде, специалисты научной группы OIST, в числе которых был и первый автор исследования доктор Энминг Дю, применила его для трансформации Ru-комплексов. Опытный материал был размещен в особые клеточные колбы, заполненные цитратным буфером, который является раствором для имитации внутри клеток, в которых концентрируется фотосенсибилизатор, либо фосфатно-буферным раствором, который также способствует имитации естественного уровня рН в клетках.

Как отметил профессор Е. Чжан, являясь специалистом OIST и представляя Bioinspired Soft Matter Unit, модификация с использованием таурина является довольно простой. Добавление аминокислоты в Ru-комплексы позволяет создать новый тип фотосенсибилизатора.

Изучая действие новой разработки на клетки раковых опухолей, ученые OIST выявили способность модифицированных таурином Ru-комплексов быстро проникать в клетки тканей и синтезировать большое количество реактивного кислорода, не нанося ущерб здоровым клеткам. Также специалисты научной группы установили, что модифицированные фотосенсибилизаторы обладают большей эффективностью – они способствуют высокому проценту уничтожения раковых клеток, находящихся в головном мозге, сравнительно с действием на другие типы раковых клеток.

Разработка действующего фотосенсибилизатора, который возможно применять в фотодинамической терапии для борьбы с раком мозга, заняла много лет – в ходе работы ученые занимались изучением химических составляющих и их действия, однако ни один из предложенных вариантов не был достаточно эффективным. При этом данный фотосенсибилизатор, модифицированный с использованием таурина и являющийся разработкой ученых OIST, является прорывом в исследовании и дает платформу для проведения новых испытаний, в ходе которых возможно создание оптимальной методики, способной уничтожать раковые клетки путем метода фотодинамической терапии.