KTU mokslininkai sukūrė fluorescuojančius junginius neinvaziniam melanomos gydymui šviesa

Kauno technologijos universiteto (KTU) mokslininkai kartu su kolegomis iš Čekijos Palackio universiteto pasiūlė potencialius fotosensibilizatorius melanomos ir bakterinių infekcijų neinvaziniam fotodinaminiam gydymui. Mokslininkų susintetinti ir jau patentuoti junginiai pasižymi fotodinaminėmis savybėmis – veikiami šviesos jie tampa toksiški vėžinėms ląstelėms.

Melanoma – tai viena iš agresyviausių vėžio formų. Europoje melanoma yra penkta pagal dažnumą vėžio rūšis ir pagrindinė mirties nuo odos vėžio priežastis. Ši forma pasižymi dideliu atsparumu medikamentiniam gydymui, chemoterapijai bei radioterapijai. Ketvirtosios stadijos melanomą, kuomet prasideda metastazė – ligos plitimas į kitus organus – yra labai sunku išgydyti.

„Melanomos ląstelėse pasigamina didelis kiekis pigmento melanino, kuris sugeria regimąją šviesą, o tai labiau apsunkina gydymą. Dėl šviesos sugerties melaninas konkuruoja su fotosensibilizatoriumi. Šiuo metu kliniškai naudojami fotosensibilizatoriai neretai pasižymi dideliu toksiškumu tamsoje, prastu kaupimusi augliuose, o melanomos ląstelės dar turi ir antioksidacinius gynybinius mechanizmus, kurie riboja aktyviojo deguonies, reikalingo kovoje su vėžinėmis ląstelėmis, susidarymą“, – aiškina viena iš sprendimo kūrėjų KTU dkt. Gabrielė Varvuolytė.

Svarbiausia, kad nukentėtų tik vėžinės ląstelės

Panaudojant KTU Sintetinės organinės chemijos mokslinėje grupėje (vadovas – prof. habil. dr. Algirdas Šačkus) susintetintus junginius, Čekijos Palackio universiteto mokslininkai tyrė junginių toksiškumą melanomos ląstelėms tamsoje ir veikiant šviesa, DNR pažaidas, aktyviųjų deguonies formų išsiskyrimą. Nustatyta, kad šie organiniai konjuguoti dažikliai tamsoje nerodo aktyvumo prieš odos vėžio ląsteles, tačiau juos apšvitinus mėlyna šviesa stebimas aktyvių deguonies formų, veikiančių vėžines ląsteles, susidarymas ir DNR struktūriniai pakitimai (pažaidos). Junginių veikimas prieš bakterijas kol kas ištirtas mažiau, bet nustatyta, kad jie veikia prieš E.coli bakterijas.

„Svarbu, kad sveikosios ląstelės būtų kuo mažiau pažeidžiamos, o nukentėtų tik vėžinės. Mūsų susintetinti dažikliai yra pirazolo ir 3H-indolo dariniai. Šie heterociklai yra sujungti vienas su kitu per vieną, du dvigubuosius ryšius arba vieną trigubąjį ryšį. Apie tokios struktūros pirazolo ir indolo darinių fotosensibilizacines savybes, tuo labiau apie sintezę, informacijos mokslinėje literatūroje nebuvo rasta“, – sako KTU tyrėja G. Varvuolytė.

KTU chemikų susintetinti organiniai konjuguoti dažikliai fluorescuoja, ypač tirpaluose. Tačiau KTU tyrėja sako, kad yra kitos priežastys, kurios lemia fotosensibilizatorių toksiškumą vėžinėms ląstelėms.

„Jei fotosensibilizatorius nepradeda fluorescuoti sugerdamas šviesą, jis pereina į tripletinę būseną ir joje būdamas gali „bendrauti“ su ląstelėse esančiomis biomolekulėmis. Susidaro radikalai ir aktyvios deguonies formos, pavyzdžiui, vandenilio peroksidas, kurios yra toksiškos vėžinėms ląstelėms“, – aiškina G. Varvuolytė.

Naujasis junginys tinkamas ir nevėžinėms odos problemoms gydyti

Fotodinaminė terapija būtų tinkama ir kitoms vėžio formoms gydyti – stemplės, plaučių, šlapimo pūslės vėžiui gydyti. Taip pat nevėžiniams odos susirgimams – šiandien ji naudojama psoriazės, aknės gydymui. Antimikrobinę fotodinaminę terapiją pabandyta naudoti ir odontologijoje – periodontitui gydyti arba bioplėvelei nuo dantų pašalinti, sunaikinti bakterijas danties kanaluose endodontinio gydymo metu, dermatologijoje – pėdų grybeliui naikinti.

„Mokslininkai visame pasaulyje ir toliau ieško „idealių“ fotosensibilizatorių. Net teko rasti informacijos apie potencialų COVID-19 gydymą fotodinamine terapija. Radikalai ir aktyvios deguonies formos geba pažeisti ir virusus“, – pasakoja G. Varvuolytė.

Lietuvos bei Čekijos mokslininkų išradimas buvo užpatentuotas Čekijoje, pateikta tarptautinio patento paraiška. Patente aprašoma, kad susintetintus junginius būtų galima panaudoti ir odos kremuose, kapsulėse. Pasak jaunosios tyrėjos, tokius kremus užtepus ant odos, reikėtų palaukti kol įsigers, ir tada švitinti odą mėlyna šviesa. Šiuo metu KTU chemikai toliau modifikuoja junginių struktūras, kas, tikėtina, galėtų padidinti fotodinaminių junginių aktyvumą.

Mokslininkai visame pasaulyje ir toliau ieško „idealių“ fotosensibilizatorių. Net teko rasti informacijos apie potencialų COVID-19 gydymą fotodinamine terapija. Radikalai ir aktyvios deguonies formos geba pažeisti ir virusus.

– G. Varvuolytė

Už šį išradimą skirtas Rektoriaus prizas KTU „Technorama 2021“ konkurse. Neseniai jis buvo pristatytas ir virtualiame inovacijų renginyje „TechInnovation 2021“. Tikimasi šį išradimą pristatyti ir daugelyje kitų konferencijų ir renginių, mokslinių publikacijų.

„Ateityje pamatysime, ar tikrai fotodinaminė terapija visiškai pakeis invazinį melanomos gydymo metodą – auglio išoperavimą, arba tokius metodus, kaip chemoterapija, radioterapija, imunoterapija, kurie gali nualinti pacientą, susilpninti jo imuninę sistemą“, – sako G. Varvuolytė.

Gabrielė Varvuolytė, Lukáš Malina, Aurimas Bieliauskas, Barbora Hošíková, Helena Simerská, Hana Kolářová, Neringa Kleizienė, Vladimír Kryštof, Algirdas Šačkus, Asta Žukauskaitė. Synthesis and photodynamic properties of pyrazole-indole hybrids in the human skin melanoma cell line G361. Dyes and Pigments. 183, 2020, 108666. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2020.108666.

PYRAZOLE-INDOLE CONJUGATES FOR PHOTODYNAMIC TREATMENT OF CANCER AND BACTERIAL INFECTIONS. Publication Number WO/2021/164795. International Application No. PCT/CZ2021/050013. https://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=WO2021164795