Лекарства, в том числе лекарства от онкологических заболеваний, попадая в организм связываются с транспортными белками, например – сывороточным альбумином. Эта связь должна быть достаточно прочной (чтобы равномерно распределиться в организме и достигнуть опухоли), но не слишком (иначе лекарство так и не начнет взаимодействовать с раковыми клетками).
Для определения степени взаимодействия потенциального лекарства с транспортными белками используют и традиционные методы структурной биологии, и молекулярное моделирование, однако они не дают полной картины. Особенно трудно приходится в случаях, когда взаимодействие лекарство - белок нестабильно, или лекарственное вещество может прикрепляться к многим участкам транспортного белка.
«Мы предложили собственный комбинированный подход, позволяющий измерять расстояние между различными элементами комплекса и использовать их для получения его структуры. Ранее применяемые методы выдают средние значения, в нашем же случае удается добиться атомарной точности... В нашем подходе мы измеряем расстояния внутри комплекса с помощью спиновых меток. Специальная малая молекула, содержащая неспаренный спин, селективно вводится в известный нами участок белка. После связывания белка с лекарством мы можем измерять спин-спиновые расстояния между спиновой меткой и молекулами лекарства на белке», – объяснил Михаил Колоколов аспирант физического факультета НГУ и сотрудник Международного томоцентра.
Свой комбинированный подход ученые опробовали, исследуя связывание альбумина с фотосенсибилизаторами – веществами, используемыми в медицине в фотодинамической терапии. Они накапливаются в патологических клетках и при облучении светом активируются, вызывая их гибель.
Метод фотодинамической онкотерапии считается очень перспективным, потому что в отличие от традиционной химиотерапии, затрагивает только опухоли, которые и подвергаются воздействию света. Однако на текущий момент данный метод лечения рака не слишком распространен из-за несовершенства фотосенсибилизаторов. Перед учеными стоит задача сделать так, чтобы они эффективнее поглощали свет, лучше распространялись по организму и накапливались в опухолях. Исследование связывания фотосенсибилизаторов с альбумином важно для повышения эффективности терапии.
Ученые определили расположение участков связывания для семи соединений, структурные детали взаимодействия с альбумином которых ранее оставались неясными.
«В ходе всех своих экспериментов мы показали с атомарной точностью, где молекулы данных соединений связываются с альбумином, что, несомненно, является новизной с точки зрения разработки фотостабилизаторов. Разработанный нами комбинированный подход позволит сделать анализ противораковых соединений значительно точнее, а процесс разработки новых препаратов для онкотерапии проще и быстрее», – рассказал Михаил Колоколов.