Японські дослідники розробили експериментальну технологію, яка дозволяє створювати протиракові сполуки безпосередньо всередині пухлинних клітин. Для цього вчені використали чадний газ — токсичну речовину, яку деякі види раку виробляють у підвищених кількостях. Такий підхід потенційно може допомогти зменшити шкоду для здорових тканин порівняно з традиційною хіміотерапією.
Результати дослідження команди з Інституту передових досліджень RIKEN у Японії опублікували в журналі Nature Communications. Поки що технологію перевірили лише на клітинних культурах: випробувань на тваринах і людях ще не проводили.
Як чадний газ допомагає створювати протиракові сполуки
Чадний газ, або монооксид вуглецю, відомий передусім як отруйна речовина, що утворюється під час неповного згоряння палива. Водночас організм людини природним чином виробляє невеликі його кількості. Деякі пухлинні клітини також генерують підвищені обсяги цієї сполуки, і саме цю відмінність дослідники вирішили використати.
Команда під керівництвом Кацунорі Танаки розробила систему, яка за допомогою паладієвих каталізаторів перетворює чадний газ на фенантридинон — молекулу, похідні якої можуть мати протиракову дію. Ідея полягає в тому, щоб доставляти до клітин компоненти хімічної реакції, а вже всередині них запускати утворення потрібної сполуки.
Такий принцип відрізняється від звичайного введення готового препарату: потенційно токсична речовина має утворюватися безпосередньо в місці, де вона потрібна.
Білок захищає каталізатор від руйнування
Реалізувати задум виявилося непросто. Усередині клітин є речовини, зокрема глутатіон, які можуть швидко інактивувати паладієві каталізатори. Якщо каталізатор втратить активність, реакція не зможе ефективно виробляти потрібну сполуку.
Щоб подолати цю проблему, дослідники помістили паладієвий комплекс усередину альбуміну — білка, який природно присутній у крові. Білкова оболонка захищає каталізатор від небажаних взаємодій і допомагає йому зберігати активність після потрапляння до клітини.
Після відбору найефективніших кандидатів науковці випробували систему на клітинних лініях раку печінки, шийки матки, молочної залози та легень. Для порівняння вони також використали неракові клітини.
Через 48 годин у всіх чотирьох типах ракових клітин дослідники виявили цільовий продукт реакції. У неракових клітинах його не зафіксували. Це свідчить про вибіркове утворення сполуки в досліджених моделях, хоча саме по собі ще не доводить повної безпеки технології для здорових тканин.
Експериментальна система спричинила пошкодження ракових клітин
На наступному етапі команда вдосконалила систему, щоб новостворена молекула могла відокремлюватися від білкового носія та вільно переміщатися всередині клітини. Завдяки додатковим змінам дослідникам вдалося отримати високотоксичне похідне фенантридинону, яке використовують у протиракових препаратах.
Під час експериментів на клітинах раку печінки модифікована система утворювала цю сполуку безпосередньо всередині клітин, спричиняючи шкідливий для них ефект.
Вчені також перевірили, чи не запускатиметься реакція передчасно в крові. За результатами проведених тестів, утворення токсичної сполуки там не виявили. Дослідники припускають, що чадний газ, зв’язаний із гемоглобіном — білком еритроцитів, який переносить кисень, — недоступний для потрібної хімічної реакції.
Чи стане метод альтернативою хіміотерапії
Розробка належить до перспективного напряму, який передбачає синтез лікувальних молекул безпосередньо в організмі. Замість введення готового токсичного препарату такий підхід має використовувати особливості хімічного середовища хворих клітин для утворення активної речовини саме там.
Однак до практичного застосування ще далеко. Наступним кроком стануть дослідження на тваринах, які мають показати, чи здатен каталізатор накопичуватися в пухлинах, виробляти достатню кількість препарату та не завдавати значної шкоди здоровим тканинам.
Поки що результати підтверджують працездатність концепції в лабораторних умовах, але не доводять, що метод буде ефективним або безпечним для пацієнтів. Його потенціал як нового способу адресного лікування раку можна буде оцінити лише після подальших доклінічних і клінічних випробувань.