Красноярские учёные представили новую разработку для борьбы с онкологическими заболеваниями

Специалисты Красноярского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук (КНЦ СО РАН) создали малотоксичное и высококонтрастное вещество для визуализации глиом – опухолей головного мозга. «Городские новости» познакомились с изобретением, чтобы поделиться с читателями новыми достижениями наших исследователей.

Дорогие и несовершенные

Глиома — злокачественная опухоль мозга, которая легко проникает в здоровые ткани и легко в них распространяется. Одним из самых оптимальных способов борьбы с этим заболеванием является резекция – полное хирургическое удаление новообразования, включая все злокачественные клетки, рассеянные в здоровой ткани. Только так можно повысить показатели выживаемости пациентов и свести к минимуму рецидив опухоли. Однако данный способ терапии сопряжён с серьёзными проблемами, так как определить границы новообразования затруднительно. Даже несмотря на то, что в мире уже давно изобретены специальные вещества — контрастные агенты для интраоперационной диагностики (она проводится одновременно с хирургическим вмешательством) глиальных опухолей.

Как пояснили в КНЦ СО РАН, существующие контрастные вещества обладают рядом несовершенств. Например, они могут ошибочно окрашивать воспаленные или отечные области мозга, похожие на опухоль, или, наоборот, неточно подсвечивать опухолевые ткани из-за затрудненного доступа к ним.

Существуют и более инновационные разработки агентов, выполненные на основе антинел. Но, по словам красноярских исследователей, и с ними не всё так просто, как хотелось бы. В медицине, к сожалению, эти научные достижения используются крайне редко. Антитела сложно производить – это очень трудозатратный процесс. Он требует крупномасштабной культуры клеток млекопитающих и строгой очистки вещества, которое к тому же имеет короткий срок хранения. Но самое главное – сами терапевтические антитела достаточно крупные и не могут проникать глубоко в ткани, что необходимо в случае с глиомой. Учёные отмечают, что только одно антитело из 100 достигает своей цели в организме. Поэтому если медики и прибегают к данной диагностике, то им приходится давать пациентам высокие дозы контрастных препаратов, что вызывает множество нежелательных реакций.

Мелкие и нетоксичные

Чтобы упростить доставку контрастного вещества к злокачественным клеткам, учёные разработали инновационный агент на основе меченных инфракрасным красителем аптамеров. Аптамеры — это небольшие одноцепочечные молекулы ДНК или РНК. Иначе их называют «синтетическими антителами». Они обладают высокой специфичностью к целевым клеткам, то есть их легко «запрограммировать» на выявление тех или иных медицинских проблем. В отличие от антител, аптамеры просты в производстве, химическом синтезе и модификации под нужные докторам-онкологам задачи. Учёные уверяют, что синтез аптамеров в 1000 раз дешевле, чем получение антител, а молекулы малоиммуногенны (практически не способны вызывать иммунный ответ в организме человека), малотоксичны и обладают небольшим размером, что обеспечивает лучшее проникновение в ткани и выведение из организма.

— В мире до сих пор не было контрастного агента на основе аптамеров для интраоперационной визуализации глиомы, раньше они не использовались для окрашивания опухолей. Мы впервые разработали такой контрастный агент на основе ДНК-аптамеров, названный IR-Glint. Он не оказывает токсического воздействия на лабораторных животных и быстро выводится. Другие наиболее широко используемые препараты в хирургической практике, в отличие от разработанного нами, накапливаются в зоне отека и там, где повреждены сосуды. Это может привести к ложноположительным и ложноотрицательным результатам, — рассказала Анна Кичкайло, доктор биологических наук, заведующая лабораторией цифровых управляемых лекарств и тераностики Федерального исследовательского центра КНЦ СО РАН, руководитель лаборатории биомолекулярных и медицинских технологий Красноярского государственного медицинского университета имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого.

Главное преимущество нового вещества — адресная доставка. В КНЦ рассказали, что ещё четыре года назад исследователи разработали метод, благодаря которому удалось уменьшить размеры аптамеров, что позволило улучшить связывание синтетических молекул с опухолевой клеткой-мишенью.

Избирательные молекулы

Исследователи получили не только теоретические результаты, но и опробовали изобретение на практике. Эксперименты, проведенные на лабораторных животных, подтвердили потенциал нового контрастного агента для визуализации глиом. Результаты показали высокую степень связывания агента с опухолевыми клетками и низкую со здоровыми клетками.

— Высокая избирательность к опухолевым тканям и отсутствие фонового свечения обеспечивают контрастность и яркость изображения, что позволяет отличить опухолевые ткани от здоровых участков мозга, — поделилась Анна Сергеевна.

По словам Анны Кичкайло, весомым преимуществом разработанной системы является вариативность его использования. Агент эффективно работает как для внутривенного, так и для внутричерепного применения и полностью выводится из организма в течение 24 часов.

Учёные планируют продолжить исследования и интегрировать изобретение в клиническую практику, чтобы пациенты могли воспользоваться преимуществами научных знаний и достижений.

— Самое главное, что препарат заинтересовал фармацевтическую компанию, её специалисты консультировали нас на заключительных этапах разработки формулы патента и, будем надеяться, внедрят его в практику. Сейчас препарат проходит доклинические испытания, — уточнила Анна Сергеевна.

Нюанс

Учёные Красноярского научного центра СО РАН работали над созданием инновационного вещества совместно с коллегами из Красноярского государственного медицинского университета имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого. В исследовании также принимали активное участие специалисты из ООО «Аптамерлаб», Дальневосточного федерального университета, Федерального Сибирского научно-клинического центра Федерального медико-биологического агентства», Томского государственного университета и Национального научного центра морской биологии имени А. В. Жирмунского. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of the American Chemical Society.

Материал подготовлен совместно с ФИЦ КНЦ СО РАН при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий».