Ученые КФУ и РИКЕН разработали перспективный метод доставки лекарств к раковым клеткам

Система адресной доставки содержит химический элемент рутений, открытый в Казанском университете около двух веков назад. Результаты работы, проведенной под руководством профессора Кацунори Танака, главного научного сотрудника института РИКЕН (Япония) и лаборатории биофункциональной химии Химического института им. А. М. Бутлерова КФУ, опубликованы в Nature Catalysis.

Новая система доставки основана на комбинации искусственного металлофермента, который защищает металлический катализатор, и углеводной цепи, направляющей металлофермент к целевым клеткам.

Сегодня в области синтетической органической химии разработано большое число металлических катализаторов, используемых для синтеза самых различных и практически важных соединений, таких как лекарства и функциональные материалы. В последнее время большой интерес вызывает проведение химических реакций, катализируемых переходными металлами в живом организме. Однако катализаторы на основе переходных металлов легко дезактивируются такими веществами, как антиоксиданты, поэтому проведение подобного рода металл-катализируемых реакций в реальных живых организмах затруднительно.

Коллектив сотрудников RIKEN и КФУ разработал искусственный металлофермент, содержащий ион металла и способный предотвратить его от дезактивации, что делает возможным проведение химической реакции in vivo. В этой системе металлом явился рутений – химический элемент, открытый профессором Казанского университета Карлом Клаусом и названный в честь России.

Для справки. Профессор Казанского университета Карл Клаус открыл химический элемент рутений в 1844 г. Это единственный природный химический элемент, открытый в России. Интересно, что рутений уже не в первый раз «связывает» ученых КФУ и РИКЕН. Экс-президент РИКЕН, Почетный доктор Казанского университета профессор Рёдзи Ноёри, получил Нобелевскую премию по химии в 2001 г. за асимметрические реакции гидрирования с использованием рутениевого комплекса как катализатора. Ведущий научный холдинг РИКЕН является одним из ключевых партнеров КФУ в Японии и специализируется на исследованиях в различных областях науки: от физики, химии и биологии до медицины, инженерии и компьютерной техники.

Так, рутениевый комплекс катализировал превращение пролекарства в умбреллипренин – природное соединение, обладающее противоопухолевой активностью. Кроме того, введение на поверхность искусственного металлофермента фрагмента N-гликана в качестве «метки доставки» позволило провести адресную доставку лекарства в раковые клетки.

Группа работала с человеческим сывороточным альбумином – белком, содержащимся в крови человека. Исследователи ввели рутениевый катализатор в гидрофобную полость белка и обнаружили способность рутения катализировать химические реакции in vivo.

«Мы были приятно удивлены тем, что разработанный нами новый металлофермент хорошо работал в присутствии глутатиона – антиоксиданта, который в изобилии присутствует в реальных клетках и может дезактивировать рутений, – говорит профессор Танака. – Это указывает на то, что рутениевый катализатор хорошо защищен от гидрофильных молекул, таких как глутатион, в гидрофобной полости альбумина, тогда как гидрофобные соединения могут реагировать с катализатором в полости».

Далее исследователи модифицировали поверхность альбумина, присоединив углеводные цепи (N-гликаны), благодаря которым происходит распознавание конкретных типов клеток и транспорт к ним всей системы доставки. Таким образом, удалось успешно осуществить доставку катализатора к раковым клеткам и использовать его в синтезе умбеллипренина, оказывающего цитотоксическое действие на раковые клетки.

«Мы подтвердили возможность использования искусственного металлофермента invivo, при этом разработанный нами метод может быть применен к металл-катализируемым реакциям с использованием и других катализаторов, например, на основе золота, – добавляет Кацунори Танака. – Если катализ на основе комплексов переходных металлов можно осуществить на определенных органах или пораженных клетках организма, это позволит нам быстро и целенаправленно синтезировать лекарства на месте, сводя к минимуму побочные эффекты».

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (1 vote)
Источник(и):

КФУ