Представьте: раковую опухоль не вырезают, а просто «подсвечивают» специальным лазером, и больные клетки разрушаются сами. Здоровые ткани при этом почти не страдают. Это не фантастика, а реально существующий метод – фотодинамическая терапия. Он давно применяется и у нас в стране, и в мире, и в Ивановской области в том числе. Но у него есть свои ограничения. Одно из главных – сложно понять прямо во время лечения, насколько хорошо работают лекарства и не остались ли где-то скрытые очаги болезни.

Именно над этой проблемой бьются химики Института химии растворов им. Г.А. Крестова РАН в Иванове. Научный сотрудник, кандидат химических наук Анастасия Лихонина и ее коллеги под руководством доктора химических наук Нугзара Мамардашвили создали новые химические соединения, активные вещества, которые убивают патогенные клетки под действием света, а ученые могут при этом в реальном времени наблюдать за этим процессом. Это как если бы у врача во время операции появился прибор, показывающий, где точно остались злокачественные клетки.

Как работает фотодинамическая терапия простыми словами

Метод включает три компонента. Во-первых, фотосенсибилизатор – это особое вещество, которое повышает чувствительность организма (чаще кожи и слизистых оболочек) к воздействию ультрафиолетового или видимого излучения. Когда его вводят в организм, оно накапливается именно в раковых клетках, а здоровые почти не трогает. Во-вторых, свет лазера определенной длины волны. И в-третьих, кислород, который всегда есть в тканях.

Когда лазер светит на опухоль, фотосенсибилизатор активируется и начинает вырабатывать активные формы кислорода (по-простому – очень агрессивные частицы). Они, как снайперы, уничтожают больные клетки изнутри. Здоровые ткани рядом не повреждаются, потому что в них фотосенсибилизатора почти нет.

Все звучит красиво, но на практике у существующих препаратов есть минусы. Например, не всегда понятно, сколько вещества попало в опухоль и когда именно нужно «подсвечивать». А если начать лечение слишком рано или слишком поздно – эффект будет слабым.

Надежды на триады

Анастасия Лихонина работает в лаборатории «Координационная химия макроциклических соединений». Вместе с коллегами она получила и изучила триады – так называют группы из трех химически связанных элементов. В их основе – вещество из класса порфиринов (это природные молекулы, похожие на те, что входят в состав гемоглобина) и органические красители: эозин, эритрозин и бенгальская роза (да-да, это названия реальных химических соединений, а не цветов из магазина).

«Почему красители? Они играют роль «антенн», которые улавливают свет и передают энергию основной молекуле, – объясняет Анастасия Лихонина. – В результате тройная система становится гораздо чувствительнее к свету. Для создания новых материалов с заранее заданными свойствами сейчас очень востребованы гибридные системы на основе порфиринов и красителей. Они способны к фотоиндуцированному переносу энергии или электрона, а это один из ключевых моментов для генерации активных форм кислорода. Главное, эти триады меняют свой цвет или интенсивность свечения в зависимости от внешних факторов. Они реагируют на два важных параметра: кислотность среды (pH) и вязкость. А в раковой опухоли как раз они часто отличаются от нормы».

То есть ученые могут по характеру свечения понять, в какой среде оказалась молекула и как идет процесс разрушения клеток. Это и есть мониторинг в реальном времени.

До больницы пока далеко

Несмотря на успехи в исследованиях, Анастасия Лихонина призналась: поздравлять пока не с чем. Да, соединения получены, их свойства изучены, результаты опубликованы в международных научных журналах. Но это только самое начало.

«Наши соединения пока нигде не применяются, мы их не внедряли в производство, – говорит ученый. – Это все еще стадия апробации. Фотодинамическая терапия известна давно, и мы не открыли новый метод лечения. Мы разрабатываем активные вещества – фотосенсибилизаторы, которые могли бы войти в состав будущих лекарственных средств. Уже существующие препараты можно сделать более эффективными, более биодоступными и биосовместимыми. Путь от лабораторной пробирки до аптеки – долгий. Это занимает порой десятки лет».

Химики с медиками

Ивановские химики не работают в одиночку. Партнерство с Ивановским медицинским университетом помогает проверять, как соединения ведут себя на живых микроорганизмах.

Но дальше двигаться сложно. Нужно серьезное финансирование – например, гранты Российского научного фонда. «К сожалению, сейчас у нас нет действующего гранта РНФ, – говорит Лихонина. – Но мы активно пишем заявки, надеемся получить поддержку и продолжить исследования».

Интерес к разработкам есть в научном мире. Публикации читают, на них ссылаются, подобными соединениями занимаются многие научные группы в России и за рубежом. Это направление активно развивается.

И онкология, и экология

У новых молекул есть еще одно важное свойство. Они могут работать не только как лекарство, но и как хемосенсоры – чувствительные датчики, способные, например, улавливать вредные вещества в окружающей среде.

«Иногда достаточно немного варьировать структуру – и можно повернуть применение в другую сторону, – поясняет Анастасия. – Например, создавать датчики для обнаружения опасных химических соединений на производстве или в природе».

То есть одна и та же базовая разработка потенциально способна помочь и в онкологии, и в экологии, и в борьбе с бактериальными инфекциями (антимикробная фотодинамическая терапия против стафилококка и других патогенов).

Не прорыв, но открытие

Ученые не обещают, что уже завтра появится чудо-таблетка от рака. Это было бы неправдой. Исследования Анастасии Лихониной и ее коллег – фундаментальная наука. Она не дает быстрых рыночных продуктов, но она создает ту базу, на которой через годы появятся реальные лекарства.

Главным достижением на текущий момент можно считать новые тройные системы с уникальными свойствами. Уже доказано, что они могут сигналить об изменениях в среде (pH и вязкость). Все это открывает возможность для создания препаратов со встроенным мониторингом – врач будет видеть, как идет лечение, прямо под лазером.

«Впереди огромный спектр работ по апробации полученных результатов, сотрудничество с медуниверситетом и, надеюсь, с другими организациями. Но мы на правильном пути».