В 10 раз активнее цисплатина: комплексы золота уничтожают рак без вреда для здоровых клеток

Ученые создали серию новых комплексов золота, уничтожающих опухоли без вреда для здоровых клеток. Эксперименты показали, что полученные молекулы повреждают ДНК раковых клеток и запускают в них губительный окислительный стресс. Благодаря этому такие соединения могут лечь в основу новых средств химиотерапии, к которым новообразования еще не выработали устойчивость. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Inorganic Chemistry.

Для лечения самых разных типов рака широко используют препараты на основе соединений платины. Попадая в опухолевые клетки, они прочно «сшиваются» с ДНК и не дают использовать эту молекулу для деления клетки. В результате новообразование перестает расти. Однако комплексы платины вызывают тяжелые побочные эффекты у пациентов, и, более того, со временем опухоли приобретают к ним устойчивость. Поэтому ученые ищут альтернативы среди соединений других металлов.

Особый интерес представляют комплексы золота: они не только повреждают ДНК, но и блокируют работу ферментов, защищающих клетку от окислительного стресса. Из-за этого в раковых клетках накапливаются агрессивные формы кислорода и запускается программа самоуничтожения. Но большинство известных соединений золота недостаточно избирательны — они наносят вред не только опухолевым, но и здоровым клеткам. Поэтому нужны новые эффективные и при этом безопасные соединения.

Исследователи из Института неорганической химии имени А.В. Николаева СО РАН (Новосибирск) синтезировали четыре новых комплекса золота, каждый из которых состоял из двух ключевых элементов. Первый элемент был фрагментом органической молекулы, несущей атом фосфора. Второй представлял собой фрагмент, состоящий из трех углеродных колец с дополнительными химическими группами. Именно он отвечал за связывание всего комплекса с ДНК и белками.

Между собой четыре полученных вещества отличались структурой второго фрагмента: авторы добавили к нему различные заместители (метильные группы или атомы хлора, брома и йода). Такой подход позволил проследить, как строение молекулы влияет на ее противораковые свойства.

Химики проверили эффективность комплексов золота, нанеся их на культуры клеток рака шейки матки и рака молочной железы. Чтобы определить, токсичны ли новые соединения для здоровых клеток, авторы провели эксперимент с клетками соединительной ткани легкого.

Все четыре комплекса эффективно уничтожали раковые клетки в 5–10 раз меньших концентрациях, чем требуются для самого известного в химиотерапии комплекса платины (цисплатина). Это говорит о более высокой активности новых соединений. При этом наилучшие результаты показало вещество, несущее в своем фрагменте атом йода. Кроме того, авторы доказали, что комплексы действуют избирательно только на раковые клетки, нанося значительно меньший вред здоровым.

Молекулярное моделирование подтвердило, что комплексы золота убивают клетки опухоли благодаря тому, что они связываются с ДНК, тем самым блокируя деление, а также вызывают накопление губительных активных форм кислорода.

Кроме того, авторы выяснили, что полученные соединения взаимодействуют с одним из белков крови, который помогает переносить лекарства по организму. Такое связывание обеспечит доставку комплексов к органам и не позволит им выйти из организма, не достигнув мишени.

«Наше исследование — это важный шаг к созданию эффективных и безопасных противоопухолевых лекарств на основе комплексов золота. Они будут особенно востребованы в случаях, когда опухоль уже приобрела устойчивость к препаратам платины. В дальнейшем мы планируем оптимизировать структуру полученных соединений, чтобы повысить их стабильность и растворимость, сохранив при этом высокую активность и избирательность в отношении раковых клеток», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Артем Гущин, доктор химических наук, главный научный сотрудник и заведующий лабораторией химии комплексных соединений Института неорганической химии имени А.В. Николаева СО РАН.