Когда лекарственное средство попадает в организм, оно не сразу начинает действовать на клетки — сначала оно связывается с транспортными белками, например, с сывороточным альбумином. Это связывание имеет решающее значение: если оно слишком слабое, препарат не успевает равномерно распределиться и достигнуть опухоли, а если чрезмерно прочное — лекарство не высвобождается, и терапевтический эффект снижается.
До сих пор для изучения взаимодействия лекарств с транспортными белками применялись традиционные методы структурной биологии и молекулярного моделирования. Однако в случаях, когда связь нестабильна или молекула лекарства может присоединяться к нескольким участкам белка, эти методы не давали достаточной точности.
Мы предложили собственный комбинированный подход, который позволяет измерять расстояние между различными элементами комплекса и использовать эти данные для построения его точной структуры. Ранее существующие методы показывали лишь усреднённые значения, тогда как нам удалось добиться атомарной точности.
Рассказал аспирант физического факультета НГУ и сотрудник Международного томографического центра Михаил Колоколов
Учёные применяют метод спиновых меток: в известный участок белка вводится небольшая молекула с неспаренным спином. После того как белок связывается с лекарством, исследователи могут измерить расстояния между спиновой меткой и молекулами препарата на поверхности белка. Такой подход позволяет буквально «увидеть» структуру взаимодействия на уровне атомов.
Чтобы подтвердить эффективность метода, исследователи изучили связывание альбумина с фотосенсибилизаторами — веществами, применяемыми в фотодинамической терапии. Эти соединения накапливаются в опухолевых клетках и при воздействии света активируются, вызывая их разрушение.
Фотодинамическая терапия считается одной из наиболее перспективных альтернатив традиционной химиотерапии, поскольку воздействует строго на патологические клетки, не повреждая здоровые ткани. Однако развитие этого метода сдерживается несовершенством существующих фотосенсибилизаторов. Главная задача учёных сегодня — сделать их более эффективными: чтобы они лучше поглощали свет, точнее накапливались в опухолях и быстрее выводились из организма после лечения.
Новосибирские исследователи определили участки связывания семи различных фотосенсибилизаторов с альбумином — те самые области, структура которых до сих пор оставалась неизвестной.
Мы показали с атомарной точностью, где именно молекулы этих соединений взаимодействуют с альбумином. Это важный шаг для дальнейшего совершенствования фотосенсибилизаторов. Наш комбинированный подход позволит значительно ускорить и упростить процесс разработки новых противораковых препаратов.
Отметил Михаил Колоколов
По словам разработчиков, методика может быть использована не только для фотодинамической терапии, но и в более широком спектре исследований по созданию лекарственных средств, где важно понимать, как именно молекулы действуют внутри организма.
