Учёные из Южно-Уральского государственного университета совместно с коллегами из России, Индии, Хорватии и Саудовской Аравии разработали и испытали новые соединения платины, способные эффективно бороться с раком молочной железы. Результаты исследования опубликованы в международном научном журнале .
Рак молочной железы – самая распространённая онкологическая патология в мире. Несмотря на успехи в лечении, многие пациенты сталкиваются с рецидивами и побочными эффектами химиотерапии. Новые платиновые комплексы могут стать основой для создания более безопасных и эффективных препаратов.
?Мы впервые получили соединения, которые не только подавляют рост опухоли, но и защищают организм от токсического воздействия. Это открывает новые горизонты в химиотерапии рака?, – отмечают авторы исследования.
В центре внимания ученых оказалось соединение AV1 – ионный комплекс платины(VI) с катионами трис(гидроксиметил)аммония и гексахлороплатинатными анионами. Испытания на клеточных культурах рака молочной железы MCF-7 показали, что AV1 подавляет рост раковых клеток в два раза эффективнее, чем широко применяемый препарат дазатиниб: показатель IC50 составил 10,3 мкг/мл против 20,8 мкг/мл у стандартного лекарства.
В отличие от классической химиотерапии препаратами платины (например, цисплатином), которые часто вызывают тяжелые побочные эффекты и сталкиваются с развитием резистентности опухоли, платина(IV) обладает октаэдрической структурой. Это позволяет ученым создавать ?пролекарства?: соединения, стабильные в кровотоке, но активирующиеся непосредственно внутри раковой клетки.
?Тетраэдрические катионы и октаэдрические анионы в структуре AV1 обеспечивают не только высокую стабильность, но и плотную упаковку кристаллов, что, вероятно, и обуславливает его низкую токсичность для здоровых тканей?, – комментирует научный сотрудник?НИИ ?Перспективные материалы и технологии ресурсосбережения? ЮУрГУ?Алёна Зыкова.
Решающим этапом стало исследование in vivo на крысах с индуцированным канцерогеном DMBA раком молочной железы. Животные, получавшие AV1 в дозе 15 мг/кг, показали:
- Восстановление митохондриальных функций (ферменты ICDH, SDH и MDH вернулись к показателям здоровой контрольной группы).
- Мощный антиоксидантный эффект – снижение уровня окислительного стресса (TBARS) и нормализация работы защитных ферментов (СОД, каталазы, глутатиона).
- Противовоспалительное действие – подавление ключевых провоспалительных цитокинов (TNF-α, IL-1β, IL-6), которые способствуют росту и метастазированию опухоли.
Важно отметить, что даже при длительном применении соединение не вызывало системной токсичности: у подопытных животных не было выявлено патологий печени, почек или сердца, а вес тела оставался в норме.
С помощью методов квантовой химии (DFT) и QSAR-моделирования ученые установили, что AV1 взаимодействует с ДНК клетки иначе, чем его аналоги. Ключевой вероятной мишенью соединения является топоизомераза I – фермент, критически важный для деления раковых клеток. Блокировка этого белка запускает программируемую гибель опухоли.
?С помощью квантовой химии мы моделируем структуру, распределение электронов и реакционную способность соединения. Отдельно используем QSAR-модели: они анализируют, как химическая структура связана с биологической активностью, опираясь на большие массивы данных и машинное обучение, – рассказывает научный сотрудник Института Руджера Бошкоиича, Центр информатики и вычислений, доктор наук Юрица Новак. – Проще говоря, компьютер помогает спрогнозировать, как вещество поведёт себя в организме: сможет ли связаться с нужным белком, какой будет его активность и насколько оно безопасно. В основе QSAR?лежит простая идея: похожие молекулы обычно проявляют похожие свойства. Если мы знаем, как ведут себя уже изученные соединения, можем с высокой вероятностью предсказать эффект новых, ещё не исследованных.? Такие подходы критически важны для создания лекарств: они позволяют быстро отсеять неподходящие варианты, сократить число лабораторных экспериментов и тем самым ускорить и удешевить поиск новых препаратов?.
Интересно, что соединения AV2 и AV3, полученные тем же? методом синтеза, но с другими органическими катионами, нацелены на рецепторы прогестерона, однако их эффективность оказалась значительно ниже.
?Синтез и характеризация новых комплексов платины(IV) открывает новые возможности в химиотерапии. ?AV1 показал выдающийся профиль безопасности и эффективности. В будущем требуются дополнительные исследования для полного выяснения механизмов действия, но уже сейчас ясно, что это направление крайне перспективно?, – резюмируют авторы.
Разработка может стать прорывом для лечения химиорезистентных форм рака груди, в частности тройного негативного рака, где стандартные подходы часто бессильны.
Учёные планируют продолжить изучение механизма действия AV1 и провести дополнительные токсикологические исследования. В случае успеха разработка может стать основой для создания отечественного противоопухолевого препарата нового поколения.