Кислород — удивительная молекула. С одной стороны, тот самый кислород, которым мы дышим, является дирадикалом: он содержит два неспаренных электрона и тем самым нарушает привычное «правило октета», лежащее в основе классической химии. С другой стороны, он удивительно стабилен для дирадикала.
Однако под действием света кислород способен превращаться в высокоактивные формы, так называемые активные формы кислорода, которые могут повреждать биологические структуры. Именно это свойство делает их мощным инструментом для уничтожения опухолевых и предраковых клеток, а также бактерий. Возникает ключевой вопрос: как запускать и контролировать это превращение?
Попытки «лечить светом» предпринимались еще в начале XX века. Тем не менее, несмотря на более чем столетнюю историю, фотодинамическая терапия не лишена серьезных ограничений. Главная проблема — селективность: молекулы препарата распределяются по всему организму, повреждая не только опухоль, но и здоровые ткани, что приводит, в частности, к длительной повышенной чувствительности пациентов к свету.
В XXI веке появилось новое направление — фотофармакология. Ее основная идея — точечное воздействие на источник болезни с помощью препаратов, активностью которых можно управлять светом. В отличие от фотодинамической терапии, где ключевую роль играют активные формы кислорода, фотофармакология основана на изменении самой молекулы препарата. Под действием света она меняет свою геометрию и свойства, представляя собой «молекулярный трансформер», который активируется только в нужном месте, например, в активном центре фермента. По сути, это оптическое управление действием лекарств.
Однако до сих пор никто не предпринимал попыток объединить принципы фотодинамической терапии и фотофармакологии в одной системе.
Эта задача легла в основу проекта «Динамическая фотоактивация редокс-систем — новый подход к созданию эффективных онкопрепаратов и антимикробных средств», который стартовал в 2025 году в ФИЦ «Казанский научный центр Российской академии наук» в рамках программы мегагрантов Российского научного фонда.
— В фотодинамической терапии молекулы выступают как катализаторы, генерируя активные формы кислорода, разрушающие клеточные структуры. В фотофармакологии, напротив, свет изменяет саму молекулу препарата, и именно это изменение включает ее биологическую активность. Наш проект впервые системно объединяет эти два механизма в одной молекуле, — говорит руководитель проекта профессор Игорь АЛАБУГИН.
— Мы создаем гибридные структуры, где один фрагмент генерирует активные формы кислорода, а второй активируется этими же формами и превращается в действенное лекарство. Таким образом, мы переходим от «однокомпонентного удара» к запрограммированному каскаду реакций внутри одной молекулы, — поясняет Игорь Владимирович. — Более того, когда активная форма препарата достигает своей биологической мишени — ДНК или патологического белка - она связывается с ней и фактически выполняет роль якоря, удерживая всю молекулярную систему в непосредственной близости от мишени. И фотодинамический фрагмент продолжает генерировать активные формы кислорода в заданной точке.
Это обеспечивает дополнительный уровень пространственного контроля, мы фактически концентрируем повреждение именно там, где необходимо. Главным результатом проекта должно стать не просто получение отдельных соединений, а универсальная платформа для разработки нового поколения селективных и малотоксичных фототерапевтических препаратов. Если сформулировать максимально просто, мы создаем «умные» лекарства, которые включаются светом прямо в опухоли и действуют сразу двумя механизмами.
Подробности — в материале Ольги Колесовой «Под действием света» в очередном номере газеты «Поиск».
Фото Елены Чугуновой
