Международная исследовательская группа RIKEN Cluster for Pioneering Research (CPR) успешно лечила рак у мышей с помощью металлических катализаторов, которые собирают противораковые препараты вместе внутри тела. Опубликованное в научном журнале Nature Communications исследование (https://www.nature.com/articles/s41467-021-27804-5) является первым отчетом о терапевтической синтетической химии in vivo (в переводе с латинского - в жизни, в живом организме), используемой для производства противораковых веществ там, где они необходимы, путем простого введения их ингредиентов через вену. Поскольку этот метод позволяет избежать неизбирательного повреждения тканей, ожидается, что он окажет значительное влияние на лечение рака.

Помимо эффективности уничтожения раковых клеток, основная проблема химиотерапии рака заключается в том, как смягчить токсические побочные эффекты на организм. Лекарства, которые могут повредить раковые клетки, могут повредить и нераковые клетки, а негативные побочные эффекты химиотерапии могут привести к необратимым и изнурительным повреждениям.

Кацунори Танака из RIKEN CPR, руководивший новым исследованием, разработал метод активации пролекарств с использованием катализа переходными металлами внутри организма. Когда катализатор вводят в организм, он обычно не оказывает никакого действия, поскольку разрушается антиоксидантами, такими как глутатион. Поместив катализаторы на основе переходных металлов в специальные карманы внутри белка, Танака и его коллеги смогли избежать этой проблемы и стабилизировать каталитическую функцию in vivo, тем самым обеспечивая эффективное протекание химической реакции в организме. Чтобы этот метод работал, катализатор должен избирательно находить путь к раку. Команда нацелила катализатор на рак, прикрепив цепи молекул сахара, связывающих рак, к поверхности белка-носителя. Используя эти методы, группе Танаки удалось подавить рост и метастазирование рака, а также уменьшить побочные эффекты. Новое исследование является доказательством концепции, в которой рак у мышей лечили путем фактической сборки противораковых препаратов внутри тела рядом с раковыми клетками. «В прошлом мы использовали аналогичные методы для прикрепления противораковых препаратов к опухолям, — говорит Танака, — но здесь мы смогли вообще избежать введения каких-либо токсичных препаратов в организм».

Отметив, что основной скелет большинства противоопухолевых препаратов содержит бензольное кольцо, исследователи начали с создания бензольных колец внутри организма с использованием катализаторов на основе переходных металлов. «Никто не верил, что искусственный синтез бензольных колец внутри тела возможен, но я был уверен, что мы сможем это сделать, основываясь на наших предыдущих достижениях», — говорит Танака. Используя катализируемый переходным металлом комплекс, предназначенный для селективной доставки в раковые ткани, им удалось эффективно создать бензольные кольца, необходимые для противораковых препаратов, вблизи раковых клеток. Используя нетоксичные вещества и соединяя их вместе, чтобы сформировать активные противораковые препараты в месте опухоли, они добились 1000-кратного увеличения ингибирующей рак активности препаратов. Просто вводя ингредиенты, необходимые для препарата.

Это первый случай, когда активные противораковые препараты были собраны на месте и эффективно боролись с раком, просто вводя ингредиенты препарата через вену. Ожидается, что в дополнение к бензолу методология, разработанная в этом исследовании, позволит синтезировать множество других молекул внутри организма. Есть надежда, что этот тип химиотерапии станет полезной терапевтической платформой для лечения рака в будущем.

«Многие больные раком умирают из-за побочных эффектов лечения. Мы верим, что наша технология, которая высокоэффективно воздействует на раковые клетки без побочных эффектов, сможет спасти жизни», — говорит Танака. «Метод также позволит нам пересмотреть использование соединений, которые ранее не применялись, потому что они были слишком токсичны при доставке ко всему телу. Теперь их можно синтезировать в месте опухоли, не затрагивая здоровые ткани. Мы считаем, что это сдвиг парадигмы для фармацевтики и открытия лекарств».