Соединения для бор-нейтронозахватной
и фотодинамической терапии рака на основе
коньюгатов хлорина е6 с наночастицами бора

Феофанов А.В.^1,2, Ефременко А.В.^2,3, Игнатова А.А.^1,2, Грин М.А.³, Миронов А.Ф.³, Сиваев И.Б.⁴, Брегадзе В.И.⁴, Кирпичников М.П.^1,2

1) Биологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова,
2) Институт биоорганической химии им. акад. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН,
3) Московская государственная академия тонкой химической технологии,
4) Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН,
Москва, Россия

Материалы конференции «Нанотехнологии в онкологии 2009»

Разработка бор-содержащих производных порфирина является актуальной тенденцией в работах, направленных на создание препаратов для новых методов лечения рака, таких как бор-нейтронозахватная терапия (БНЗТ) и фотодинамическая терапия (ФДТ). При БНЗТ раковые клетки разрушают с помощью высокоэнергетичных продуктов деления, образующихся в процессе взаимодействия тепловых нейтронов с нерадиоактивным изотопом 10B, который доставляется в клетки соединениями для БНЗТ. При ФДТ цитотоксический эффект достигается посредством активных форм кислорода, образующихся при взаимодействии света с фотосенсибилизатором, накапливающимся в раковых клетках. Продукты деления и активные формы кислорода обладают коротким, сравнимым с размерами клетки свободным пробегом, что позволяет селективно разрушать клетки опухоли, в которых накапливаются соединения для БНЗТ и ФДТ, а высокая внутриклеточная концентрация этих соединений обеспечивает преодоление защитного действия антиоксидантных и репаративных клеточных механизмов.

Нами докладываются результаты разработки полифункциональных конъюгатов 1 и 2 для БНЗТ, ФДТ и флуоресцентной диагностики, состоящих из транспортирующего, линкерного и бор-содержащего фрагментов. В качестве бор-содержащего фрагмента используются наночастицы полиэдрических гидридов бора (рис.1), что многократно повышает число атомов бора, транспортируемых одним конъюгатом. В качестве транспортирующего фрагмента используется фотосенсибилизатор хлорин е6, на основе которого уже существуют активные препараты для ФДТ. Хлорин е6 флуоресцирует в красной области спектра, что удобно для флуоресцентной диагностики, анализа накопления и распределения конъюгатов в клетках и тканях. Структура линкера оптимизирована, чтобы улучшить накопление конъюгатов в раковых клетках и объединить несколько бор-содержащих наночастиц в составе конъюгата (рис.1).

Рис. 1. Структуры конъюгатов хлорина е6 с наночастицами бора.
Справа – внутриклеточное распределение конъюгата 1 в клетках А549. Метка шкалы – 10 мкм.

Методом конфокальной микроскопии подтверждено, что 1 и 2 проникают в клетки аденокарциномы легкого человека А549 и накапливаются в цитоплазме, концентрируясь в лизосомах. Средняя цитоплазматическая концентрация 1 и 2 в 5 раз превышает концентрацию конъюгатов во внешней среде. Без активирующего воздействия (свет, нейтроны) конъюгаты 1 и 2 не токсичны для клеток А549, что является обязательным требованием к соединениям, разрабатываемым для БНЗТ и ФДТ. Конъюгат 2 проявляет высокую фотоиндуцированную цитотоксичность. Конъюгат 1 фотоцитотоксичностью не обладает, по-видимому, из-за тушения синглетного кислорода кобальтом. С использованием конъюгатов 1 и 2 удается достичь внутриклеточной концентрации бора соответственно 2×10⁸ и 0,7×10⁸ атомов бора на клетку. Согласно теоретическим оценкам ориентиром для борсодержащих препаратов является концентрация ~10⁹ атомов бора на клетку, необходимая для полноценной реализации БНЗТ.

Таким образом, конъюгат 2 обладает свойствами, необходимыми для ФДТ, БНЗТ и флуоресцентной диагностики. Конъюгат 1 превосходит 2 по свойствам, необходимым для БНЗТ, и особо перспективен для флуоресцентной диагностики, т.к. не является фототоксичным.