«Розумна бомба» цілить у рак грудей: світлова терапія обіцяє менше побічних ефектів

Боротьба з агресивними формами раку, зокрема з метастатичним раком молочної залози, залишається одним із найсерйозніших викликів сучасної медицини. Традиційні методи лікування, такі як хіміотерапія та променева терапія, часто супроводжуються значними побічними ефектами через їхній неспецифічний вплив на здорові клітини організму. У пошуках більш точних та безпечних підходів дослідники активно розробляють методи цільової терапії. Нещодавно команда вчених зі Сполучених Штатів представила перспективну розробку — нову форму фотодинамічної терапії (ФДТ), що використовує унікальні світлоактивовані сполуки, які діють як своєрідні «розумні бомби», точно знищуючи ракові клітини з мінімальною шкодою для здорових тканин.

Цей інноваційний проєкт є результатом співпраці між дослідницькою групою подружжя з Мічиганського державного університету (MSU) — Софії Лант, професорки біохімії та молекулярної біології, та Річарда Ланта, професора хімічної інженерії, — та вченими з Каліфорнійського університету в Ріверсайді (UC Riverside) під керівництвом професора хімії Вінсента Лавалло. Разом вони розробили та випробували новий клас світлочутливих сполук — солі ціанін-карборану. Ці сполуки продемонстрували високу ефективність у знищенні пухлин метастатичного раку молочної залози у доклінічних дослідженнях на мишах, при цьому викликаючи мінімальні побічні ефекти. Результати дослідження опубліковані в авторитетному науковому журналі Angewandte Chemie International Edition.

Фотодинамічна терапія сама по собі не є абсолютно новим методом. Її принцип полягає у використанні спеціальних світлочутливих речовин, так званих фотосенсибілізаторів, які вводяться в організм пацієнта. Ці речовини мають властивість накопичуватися переважно в ракових клітинах. Після цього пухлину опромінюють світлом певної довжини хвилі. Світлова енергія активує фотосенсибілізатор, який, у свою чергу, взаємодіє з киснем у клітинах, генеруючи високореактивні форми кисню (наприклад, синглетний кисень). Ці активні форми кисню є токсичними для клітин і призводять до їхньої загибелі. Перевага ФДТ полягає в її подвійній селективності: по-перше, фотосенсибілізатор накопичується переважно в пухлині, по-друге, світло спрямовується лише на уражену ділянку, що мінімізує пошкодження здорових тканин.

Однак існуючі фотосенсибілізатори, схвалені Управлінням з санітарного нагляду за якістю харчових продуктів і медикаментів США (FDA), мають певні недоліки. Одним із найсуттєвіших є їхня здатність затримуватися не лише в пухлині, але й в інших тканинах, зокрема в шкірі, протягом тривалого часу після процедури. «Після традиційного лікування ФДТ пацієнт змушений перебувати в темряві протягом двох-трьох місяців, оскільки навіть низький рівень світла може спричинити утворення пухирів та опіків на шкірі», — пояснює Гіллана Медейрос, постдокторантка з MSU, яка брала участь у проведенні досліджень на мишах. Ця тривала фотосенсибілізація значно погіршує якість життя пацієнтів і обмежує застосування методу.

Саме тут розробка команди Лант-Лавалло пропонує значну перевагу. Нові солі ціанін-карборану мають унікальні властивості, які дозволяють їм ефективніше поглинатися саме раковими клітинами порівняно зі здоровими, а також, ймовірно, швидше виводитися з організму або інактивуватися у здорових тканинах. Це означає потенційно вищу ефективність лікування та значне зменшення ризику тривалої фоточутливості шкіри.

Крім того, для активації цих нових сполук використовується світло у ближньому інфрачервоному діапазоні (Near-Infrared, NIR). NIR-світло, невидиме для людського ока, має здатність проникати глибше в біологічні тканини порівняно зі світлом видимого діапазону, яке використовується для активації більшості традиційних фотосенсибілізаторів. Це відкриває можливість лікування глибше розташованих або більших за розміром пухлин, до яких важко дістатися видимим світлом. Активація солей NIR-світлом всередині ракових клітин запускає каскад реакцій, що призводить до їхнього знищення — подібно до вибуху «розумної бомби», яка спрацьовує точно в цілі.

«Наші інноваційні солі ціанін-карборану пропонують цільовий варіант лікування зі зменшеними побічними ефектами для пацієнтів з агресивним раком молочної залози», — зазначає Софія Лант. «Ми очікуємо, що це дослідження призведе до створення безпечніших та ефективніших методів лікування для пацієнтів з обмеженими терапевтичними можливостями».

Дослідження на мишах підтвердили високий потенціал нового підходу. Солі ціанін-карборану ефективно знищували метастатичні пухлини молочної залози, при цьому побічні ефекти були мінімальними. «Наша робота пропонує ефективне лікування агресивних форм раку молочної залози», — додає Амір Рошанзаде, аспірант MSU та перший автор статті. «Вона також відкриває двері для проривів у лікуванні інших видів раку та для розробки систем цільової доставки ліків».

Наступним кроком дослідницької групи є перевірка ефективності цих нових солей проти інших типів ракових захворювань. Потенційно, цей підхід може бути адаптований для боротьби з різними видами злоякісних пухлин, особливо тими, що є доступними для опромінення NIR-світлом.

Успіх цього проєкту підкреслює важливість міждисциплінарної співпраці в сучасній науці. «Справді нові відкриття, що дозволяють вирішувати такі складні проблеми, як рак, вимагають мультидисциплінарних команд, подібних до нашої», — коментує Річард Лант. «Це дослідження є ідеальною демонстрацією того, чого можна досягти, коли об'єднуються кілька різних дослідників із суттєво відмінним досвідом, що охоплює біологію раку, хімію та інженерію матеріалознавства; трапляються хороші речі».

Хоча попереду ще багато роботи, включаючи ретельні клінічні випробування на людях, розробка світлоактивованих солей ціанін-карборану вже зараз виглядає як надзвичайно перспективний напрямок у боротьбі з раком. Ця «розумна бомба», що активується світлом, може стати новою надією для пацієнтів, пропонуючи більш точне, ефективне та, що важливо, безпечніше лікування з меншою кількістю виснажливих побічних ефектів.