Введение к работе
Актуальность продлены.
Фотодинамическая терапия (ФДТ) рака является относительно новым неинвазивным способом лечения злокачественных новообразований, основанным на применении трех малотоксичных компонентов, а именно фотосенсибилизатора (ФС), кислорода и лазерного излучения, которые при совместном воздействии обусловливают цитотоксический эффект. В последнее время в качестве препаратов для ФДТ особое внимание привлекают ФС на основе природных хлоринов и бактериохлоринов. Данные соединения обладают низкой темновой токсичностью, подвергаются биодеградации и быстро выводятся из организма, а также характеризуются интенсивным поглощением в красной и ближней ИК-областн спектра (650-830 нм), где проницаемость ткани для света максимальна, что позволяет воздействовать на глубоко залегающие опухоли и проводить терапию пигментированных новообразований, таких как меланомы.
Одним из дальнейших путей улучшения эффективности ФДТ является повышение селективности накопления ФС в опухоли. Решение данной задачи может быть достигнуто за счет связывания молекул пигмента с различными системами адресной доставки. В частности, в качестве лигандов, способных специфически связываться с рецепторами на поверхности опухолевых клеток, могут выступать углеводы. Из литературы известно, что многие виды рака отличаются повышенным уровнем экспрессии галектинов - белков, проявляющих высокую аффинность к /і-галактозидам. Показано, что присоединение галактозы и лактозы к порфиринам и их аналогам обеспечивает специфическое связывание конъюгатов с галектинами клетки. Кроме того, присоединение к гидрофобному тетрапиррольному макроциклу углеводных фрагментов позволяет увеличить растворимость пигмента в водных растворах и может использоваться для придания молекуле амфифильного характера, что влияет на накопление и локализацию ФС в опухолевой клетке.
Таким образом, актуальным является синтез галактозилсодержащих конъюгатов на основе природных хлоринов и бактериохлоринов и исследование их биологической активности в качестве новых фотосенсибилизаторов для ФДТ рака.
Настоящая работа посвящена решению выше названных задач и является частью научных исследований, проводимых на кафедре ХТБАС МИТХТ им М.В. Ломоносова по теме № 1Б-4-355 «Разработка химических и биотехнологических методов модификации биологически активных соединений с целью моделирования жизненно важных процессов
1 Работа выполнена при участии доцента каф. ХТБАС М.А. Грина.
4 в природе и создания новых лекарственных препаратов», и выполнена при поддержке гранта РФФИ 07-03-00452-а (Новый инфракрасный катионный фотосенсибилизатор на основе бактериохлорофилла а).
Целью работы является синтез и изучение свойств гликоконъюгатов природных хлоринов и бактериохлоринов, включающий разработку методов синтеза модифицированных хлорофиллов для получения на их основе высокоэффективных фотосенсибилизаторов направленного действия для диагностики и терапии злокачественных новообразований. Достижение поставленной цели потребовало решения следующих экспериментальных задач:
Разработка способов направленной функционализации хлоринов и бактериохлоринов для последующего введения углеводных фрагментов.
Синтез гликоконъюгатов, содержащих моно- и дисахаридные фрагменты в различных положениях хлоринового макроцикла.
Структурный анализ углеводсодержащих хлоринов и бактериохлоринов с использованием современных методов ЯМР.
Предварительная оценка фотоиндуцированной активности полученных гликоконъюгатов.
Научная новизна. В работе предложены новые эффективные подходы к синтезу углеводсодержащих конъюгатов природных хлоринов. Одним из них является использование реакции Cu-катализируемого 1,3-диполярного циклоприсоединения терминальных алкинов и азидов ("click chemistry"). Для ее реализации впервые получены производные хлорофилла а и бактериохлорофилла а с терминальной тройной связью в различных положениях макроцикла. Адаптированы условия "click''-реакции для получения углеводсодержащих хлоринов и бактериохлоринов. Другой подход, использованный для синтеза гликохлоринов, основан на реакции кросс-метатезиса олефинов. Были получены новые алкенильные производные хлорофилла а и показана перспективность данного метода в синтезе конъюгатов хлоринов с различным положением углеводного остатка в макроцикле. Оценена фотоцитотоксичность полученных гликоконъюгатов на клетках НЕр2 и показана перспективность использования некоторых из них в качестве эффективных фотосенсибилизаторов для ФДТ рака.
5 Практическая значимость. В результате данного научного исследования разработаны универсальные подходы к созданию углеводсодержащих производных природных хлоринов и бактериохлоринов. Получен модификационнын ряд гликоконъюгатов на основе природных хлоринов и показана перспективность использования некоторых из них в ФДТ рака.
Основные положения, выносимые на защиту:
Разработка подходов к синтезу гликоконъюгатов на основе природных хлорофиллов.
Синтез производных природных хлоринов и бактериохлоринов с терминальными двойными и тройными связями.
Использование метода "click chemistry" в синтезе углеводсодержащих хлоринов и бактериохлоринов.
Применение кросс-метатезиса олефинов для получения гликохлоринов с различным положением сахарного остатка в макроцикле.
Установление структур полученных гликоконьюгатов методом ЯМР.
Результаты предварительных биологических исследований углеводсодержащих производных природных хлоринов и бактериохлоринов.
Апробация работы.
Результаты работы были представлены и обсуждены на VII и VIII школах-конференциях молодых ученых стран СНГ по химии порфиринов и родственных соединений (Одесса, 2007, Гагра, 2009), V Международной конференции по порфиринам и фталоцианинам (ІСРР-5, Москва, 2008), X Международной конференции по физической и координационной химии порфиринов и их аналогов (Иваново, 2009), V Московском международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва 2009).
Публикации. По теме диссертации имеется 10 публикаций, в том числе 3 статьи в отечественных и зарубежных научных журналах.
Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, литературного обзора,
обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка литературы. Работа
изложена на стр., содержит рисунков, схем, таблиц.
