Ученые из Школы биомедицины Дальневосточного федерального университета (ШБМ ДВФУ) вместе с коллегами из Университета Женевы выделили из офиуры Ophiura sarsii необычное биологически активное вещество — производное порфирина. Его потенциально можно использовать в качестве доступного светочувствительного лекарственного агента в инновационной фотодинамической терапии для таргетированного лечения тройного негативного рака молочной железы и других форм рака.
Фото: Getty Images
Фото: Getty Images
Источником нового соединения стала офиура (Ophiura sarsii), которую добыли на глубине 15–18 м в заливе Богдановича, остров Русский (Владивосток, Россия). Офиура, или змеехвостка, несколько напоминает морскую звезду, однако это два совершенно разных класса, относящихся к типу иглокожих. Вид Ophiura sarsii открыт в 1855 году, в больших количествах обитает на отмели и на глубине, поэтому его без угрозы для природы можно использовать в качестве естественного источника сильного лекарственного соединения. Кроме того, его легко добывать по сравнению с глубоководными разновидностями этой группы морских обитателей.
Изначально биологически активные молекулы из Ophiura sarsii проверили на способность подавлять развитие клеток трижды негативной формы рака молочной железы. После того как противоопухолевое действие подтвердилось, ученые заинтересовались формулой соединения. К их удивлению, оказалось, что в его составе присутствует вариант класса соединений, известных как порфирины, который раньше получали только с помощью сложного искусственного синтеза. Из офиуры его можно добыть без дорогостоящих технологических процессов и всего за один этап.
«Соединение, относящееся к группе порфиринов — веществ, которые никогда ранее не находили в представителях класса Ophiuroidea,— прежде не считалось соединением природного происхождения, поскольку его получали методами органического синтеза. Порфирин используют в фотодинамической терапии в качестве фотосенсибилизатора, агента, который под воздействием лазера выделяет активный кислород и убивает опухолевые клетки, минимально воздействуя на здоровые. Фотодинамическую терапию придумали для щадящего лечения рака мочевого пузыря, пищевода, легких, базальноклеточной карциномы. Сейчас ее применяют и для различных дерматологических процедур,— объясняет один из авторов работы Владимир Катанаев, заведующий лабораторией фармакологии природных соединений ШБМ ДВФУ.— Искусственный синтез соединений-фотосенсибилизаторов и, в частности, порфирина — довольно дорогое удовольствие, что заставляет ученых по всему миру искать новые источники таких соединений. Нам удалось получить его простым методом из природного источника. Открытие может послужить делу развития биомедицины и, в частности, разработкам в области таргетированной антираковой терапии, основанной на натуральных соединениях».
В исследовании приведена оценка, согласно которой объем рынка фотодинамической терапии может достичь почти $12 млрд к 2027 году. При этом он опирается на весьма ограниченный набор терапевтических соединений. Новые источники фотосенсибилизаторов помогут расширить возможности терапии и сделать процедуру доступнее.
«Известно, что молекулы группы порфиринов содержатся и в других морских организмах. Например, в водорослях-динофлагеллятах, которые виноваты в печально известных красных приливах, убивающих все живое. Однако получить медицинский вариант вещества из них не удалось. Если медицинская эффективность открытого нами вещества будет доказана, вполне возможно масштабировать его производство из природных источников с привлечением методов марикультуры или же оптимизировать на его основе существующие методы синтеза, упростив и удешевив их»,— говорит Владимир Катанаев.
Соединения из офиур также обладают серьезным потенциалом блокировки WNT-сигнальных путей в опухолевых клетках. Эти пути активны и крайне важны на этапе эмбрионального развития человека, но их перезапуск во взрослом организме становится одной из причин развития трижды негативной формы рака груди, рака желудка и некоторых других форм онкологии. Анти-WNT потенциал новых соединений из офиур более детально проверят на следующем этапе исследования.
Предстоит выяснить, вырабатывают ли Ophiura sarsii соединения порфирина сами по себе или в результате определенных диетических «предпочтений». Кроме того, ученых интересует, синтезируют ли Ophiura sarsii соединения на всем обширном ареале своего обитания или же это локальное явление в районе острова Русский.
Ранее ученые ШБМ ДВФУ, используя развивающийся глаз дрозофил в качестве тест-платформы, выяснили, что человеческий белок RSP-12 может стать мишенью для таргетированной антираковой терапии.
Изучение Мирового океана — одно из приоритетных направлений научно-исследовательской деятельности, которое ДВФУ развивает в тесном сотрудничестве с Российской академией наук, отечественными и зарубежными партнерами. Направление включено в программу развития университета на 2020–2029 годы.
Вместе с СГУ и БФУ имени Канта вуз сформировал Университетский консорциум по подготовке кадров в области исследований Мирового океана.
Использованы материалы статьи «A Cytotoxic Porphyrin from North Pacific Brittle Star Ophiura sarsii»; Antonina Klimenko, Robin Huber, Laurence Marcourt, Estelle Chardonnens, Alexey Koval, Yuri S. Khotimchenko, Emerson Ferreira Queiroz, Jean-Luc Wolfender, Vladimir L. Katanaev; журнал Marine Drugs, декабрь 2020 г.