Ученые Института биоорганической химии (ИБХ) РАН разработали генетическую конструкцию для фотодинамической терапии рака на основе белка, генерирующего активные формы кислорода и белка, излучающего синий свет.

Синий свет одного белка активирует другой белок-партнер, являющийся фотосенсибилизаторм, который высвобождает активные формы кислорода, которые разрушают клетки опухоли, рассказал в ходе всероссийской школы-конференции "Современные вызовы структурной и синтетической биологии" в Шерегеше академик РАН, главный научный сотрудник ИБХ РАН, заведующий лабораторией молекулярной иммунологии Сергей Деев.

Фотодинамическая терапия (ФДТ) - метод терапии рака, при котором введенные в организм молекулы фотосенсибилизатора избирательно связываются с опухолевыми клетками. При облучении таким образом фотосенсибилизированной опухолевой ткани лазерным излучением происходит переход кислорода в активную форму, обладающую токсичным действием, что приводит к разрушению клеточных мембран опухолевых клеток. Однако большинство фотосенсибилизаторов активируются синим светом, который проникает вглубь тканей лишь на 0,1 мм. Это делает терапию возможной лишь при поверхностном расположении опухолей. Идея ученых состояла в том, чтобы генетически сделать конструкцию, которая не только сама будет генерировать синий свет, необходимый для фотосенсибилизатора, непосредственно в опухолевых клетках, но и избирательно доставлять ее в опухоль.

"Это первый пример полностью генетически кодируемого вируса, внутри которого есть полностью генетическая система фотосенсибилизации - это интересное решение для доставки синего света и включения фотодинамической реакции в глубинно-залегающей опухоли", - рассказал Деев.

Ученые соединили на уровне генетической конструкции белок "минисог", генерирующий активные формы кислорода и белок "нанолюк" - фермент люцифераза, который при взаимодействии с субстратом фуримазином начинает излучать синий свет и запускает фотодинамическую реакцию, которая разрушает раковую клетку.

Для доставки конструкции в опухолевые ткани ученые генетически модифицировали лентивирус таким образом, что на его поверхности экспрессируется белок, узнающий опухоль. В результате, когда такой вирус вводится внутривенно в кровоток, он самостоятельно находит опухоль.

"Если такой вирус ввести мышкам, то он сам, путешествуя по кровотоку, находит свою мишень - раковую опухоль и связывается с ней. Если после этого мышке дать фуримазин - субстрат для люциферазы, то начинается фотохимическая реакция, приводящая к избирательному разрушению патогенного очага. Эта концептуальная работа открывает новую страницу в фотодинамической терапии позволяя высокоточно поражать не только поверхностные, но и глубоко залегающие опухоли", - сказал Деев.

О конференции

Всероссийская школа-конференция "Современные вызовы синтетической и структурной биологии", приуроченная к 40-летнему юбилею Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, проходит в Шерегеше с 3 по 7 апреля 2024 года.

https://nauka.tass.ru/nauka/20444775