Учёные предложили новый класс химических соединений для экспериментов по бор-нейтронозахватной терапии рака
- 17.11.2016
Российские химики предложили для биологических исследований новый препарат, доставляющий бор в раковую опухоль. Новое соединение сможет использоваться в бор-нейтронозахватной терапии рака (БНЗТ), методе лечения, который в настоящий момент планируется к внедрению в России. Препарат уже испытан на клетках одного из видов опухолей – карциномы лёгкого человека. Параллельно ведутся эксперименты на животных. Следующий, решающий, шаг – облучение клеточных культур и клеток живых организмов на источнике эпитепловых нейтронов, в результате чего раковые клетки должны погибнуть. Перспектива нового химического соединения, по оценкам учёных, очень хорошая, так как по основным параметрам – селективности и концентрации бора – он оказался одним из лучших.
Схема БНЗТ, иллюстрация предоставлена В.И.Брегадзе.
Бор-нейтронозахватная терапия (БНЗТ) – это способ избирательного поражения клеток злокачественных опухолей. В раковых клетках накапливают изотоп бора-10, затем опухоль облучают потоком эпитепловых нейтронов, ядра бора поглощают нейтроны, происходят ядерные реакции с большим энерговыделением, в результате чего больные клетки погибают. Метод БНЗТ успешно опробован на ядерных реакторах, однако, после запрета на их использование практически единственным доступным для исследований стал источник нейтронов на основе ускорителя заряженных частиц, разработанный в Институте ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН).
Одной из ключевых проблем при внедрении БНЗТ в отечественную клиническую онкологию является отсутствие в Российской Федерации препаратов для доставки бора в больные клетки. Такие химические соединения должны отвечать нескольким требованиям. Во-первых, важно, чтобы бор накапливался селективно, то есть в раковых клетках его должно быть больше, чем в здоровых, и чем значительнее разница, тем лучше. Во-вторых, препарат должен обеспечивать высокую концентрацию бора. Третий параметр – низкая токсичность. Кроме того, желательно, чтобы он был растворим в воде.
Заведующий лабораторией Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН (ИНЭОС РАН), доктор химических наук, профессор Владимир Иосифович Брегадзе прокомментировал результат, полученный своим коллективом совместно с учёными из Института биоорганической химии РАН им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова, ИБХ РАН (профессор А.В. Феофанов) и Московского технологического университета, бывший МИТХТ (профессора А.Ф.Миронов и М.А.Грин): «Наше соединение будет иметь 18 атомов бора в одной молекуле, а не 1, как, например, у борфенилаланина. Это повышает концентрацию бора в больных клетках, а, значит, и эффект при дальнейшем облучении нейтронами».
Доктор биологических наук, заведующий лабораторией ИБХ РАН Алексей Валерьевич Феофанов пояснил, что эксперименты по оптимизации накопления бора в раковых клетках ведутся в ИБХ РАН более пяти лет: «Перед нами стояла нетривиальная задача – найти способ внутриклеточной доставки более 1 миллиарда атомов бора на клетку. Такая концентрация бора требуется для эффективной бор-нейтронозахватной терапии. Решение было найдено путем разработки конъюгатов хлорина е6 с наночастицами бора. Хлорин е6 уже успешно используется для лечения онкологических заболеваний, и, как оказалось, способен доставлять в клетки наночастицы бора. Мы сумели в сотни раз повысить способность этих соединений проникать в цитоплазму раковых клеток. Измерения показали, что такие конъюгаты обеспечивают доставку нескольких миллиардов атомов бора на клетку, что позволяет говорить о перспективности их использования в БНЗТ».
В то время как московские исследователи работают над совершенствованием препарата, в Новосибирском институте органической химии им. Н.Н.Ворожцова СО РАН (НИОХ СО РАН) в ближайшее время будет запущен процесс производства другого химического соединения по доставке бора. Комментирует директор НИОХ РАН, доктор физико-математических наук Елена Григорьевна Багрянская: «В нашем институте на базе опытного химического производства в рамках программы импортозамещения планируется производить отечественный бор10-фенилаланин – препарат, который в настоящее время проявил себя как наиболее эффективный и наименее токсичный в БНЗТ пациентов в Японии и других странах. Это очень дорогой препарат и производится в настоящее время только в Японии и Чехии». В последующем специалисты НИОХ СО РАН планируют тесное сотрудничество и со своими коллегами из ИНЭОС РАН в области производства новых соединений.
Ведущий научный сотрудник ИЯФ СО РАН, доктор физико-математических наук Сергей Юрьевич Таскаев отметил, что БНЗТ успешно доказала свою эффективность на ядерных реакторах, в основном, в Японии: «Терапию прошли около 1500 пациентов. В России же пока самый уважаемый пациент – это спаниель, которому в ходе терапии вылечили рак губы на ядерном реакторе в МИФИ 15 лет назад. Поэтому наша задача – как можно скорее перейти к испытаниям на ускорителе, который разработал наш институт, чтобы проверить эффективность российских препаратов, транспортирующих бор, и в ближайшем будущем перевести БНЗТ на стадию клинических испытаний».
Собака после терапии, проведенной на ядерном реакторе в МИФИ 15 лет назад. Источник фото – журнал «Природа»
В сентябре 2016 года ФАНО России запустило Комплексную программу научных исследований, направленную на внедрение бор-нейтронозахватной терапии рака в клиническую практику в России. Программа позволит сконцентрировать ресурсы и компетенции организаций ФАНО для ускоренного и эффективного продвижения к лечению людей.
Одновременно в рамках Конкурса прорывных проектов программы 5-100 Министерства образования и науки Российской Федерации прорабатывается предложение по созданию клиники БНЗТ на базе Новосибирского государственного исследовательского университета.