Новости химической науки > Синтетическая молекула заставит онкоклетки самоуничтожиться

Исследователи из Университета Техаса (Остин) в сотрудничестве с представителями еще пяти институтов создали молекулу, которая может приводить к саморазрушению раковых клеток за счет доставки в клетки опухоли "лишних" хлорид-ионов.

Новые синтетические транспортеры ионов подтверждают существующую уже в течение двух десятилетий гипотезу о том, что такие вещества могут стать новым поколением противоопухолевых препаратов, а также могут оказаться полезными в терапии пациентов, страдающих от муковисцидоза.

Синтетические переносчики ионов были синтезированы и ранее, однако новые молекулы являются первым примером работы переносчиков ионов на настоящих биологических системах, наглядно показывающим, что такие соединения могут заставить определенные клетки самоуничтожиться.

Клеткам любого организма, в том числе и тела человека, приходится интенсивно трудиться, чтобы поддерживать постоянную концентрацию ионов внутри клеточной мембраны. Нарушение баланса может запустить процессы, управляющие апоптозом клетки – запрограммированной клеточной смертью, с помощью которой многоклеточный организм избавляется от поврежденных или опасных клеток.

Один из путей разрушения клеток опухоли заключается в инициировании этой последовательности, ведущей к самоликвидации клетки, изменяя баланс ионов внутри клетки. К сожалению, когда клетка перерождается и становится опасной, опухолевой, меняется механизм транспорта ионов через ее мембрану, причем эти изменения могут блокировать процессы апоптоза. Около двух десятилетий назад было обнаружено, что вещество природного происхождения – пролдигиозин (prodigiosin) может выступать в качестве природного переносчика ионов, а также обладает противоопухолевым действием.

Синтетические переносчики ионов могут индуцировать апоптоз за счет усиления транспорта хлорид-анионов в клетку. (Рисунок из Nature Chemistry (2014) doi:10.1038/nchem.2021)

Как отмечает руководитель исследования, Джонатан Сесслер (Jonathan Sessler) с момента обнаружения пролдигиозина мечтой химиков-фармацевтов стали синтетические переносчики ионов, способные выполнять ту же работу, что и пролдигиозин, но лучше, более того – возможность транспорта хлорид-ионов в клетку открывает возможность лечения таких заболеваний, как муковисцидоз (при нем нарушается работа хлоридных каналов клетки), и Сесслер совместно с Инджае Шином (Injae Shin) и Филипом Гейлом (Philip A. Gale) сумел воплотить эту мечту в реальность.

Исследователям удалось синтезировать переносчик ионов, способный связываться с хлорид-ионами. Можно сказать, что молекула работает, окружая хлорид-анион своеобразным одеялом, что позволяет этому иону свободно проникнуть через мембрану клетки, состоящую преимущественно из липидов. Также было обнаружено, что при работе переносчик использует натриевые каналы клеточной мембраны.

Первоначально было показано, что переносчики ионов эффективно работают in vitro на системах, моделирующих клеточные мембраны, затем было показано, что синтезированные молекулы промотируют смерть клеток в культивированной колонии раковых клеток человека, причем было наглядно показано, что в раковых клетках перед началом процесса апоптоза увеличивается концентрация ионов.

Сесслер отмечает, что к настоящему времени полученная ими синтетическая молекула программирует клеточную смерть как у здоровых, так и у раковых клеток. Для того, чтобы новая методика оказалась полезна для лечения рака, необходимо адаптировать ее таким образом, чтобы переносчик связывался бы только с клетками опухоли и, соответственно, переносил бы ионы только в них. Этого можно достичь, «привив» к новому переносчику молекулу, специфически связывающуюся с онкоклеткой, например – фрагмент тексафирина (texaphyrin), ранее синтезированный в лаборатории Сесслера. На следующем этапе исследования планируется получить такие комбинированные молекулы-транспортеры и испытать их на лабораторных животных.

Источник: Nature Chemistry (2014) doi: 10.1038/nchem.2021

метки статьи: #биохимия, #медицинская химия, #органическая химия