Российские ученые из Московского Физико-Технического Института (МФТИ) Института органической химии им. Зелинского РАН, Института биологии развития имени Н. К. Кольцова РАН, и Института биофизики клетки РАН предложили эффективный синтез веществ с противораковой активностью на основе соединений, выделенных из семян петрушки и укропа. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Natural Products.

"Сегодня важной задачей является не только поиск новых механизмов борьбы с раком, но и усовершенствование существующих. Мы разработали простой способ получения глазиовианина А и его структурных аналогов, тормозящих рост опухолевых клеток, из дешевого растительного сырья. Кроме того, нашим коллективом была разработана in vivo ("внутри живого”) система на зародышах морских ежей для быстрого и надежного определения механизма действия новых противораковых препаратов,” - говорит профессор МФТИ Александр Киселёв

Нет росту раковых клеток

В настоящее время химиотерапия является основным способом медикаментозного лечения рака. Она осуществляется антимитотиками – веществами, подавляющими рост опухолевых клеток за счет нарушения процесса их деления - митоза.  Раковые клетки делятся гораздо чаще обычных и потому страдают от действия антимитотиков сильнее. Так, за три дня количество клеток меланомы может увеличиться в 2 раза, в то время как количество их здоровых предшественников - клеток меланоцитов - даже при стимуляции деления возрастает на лишь 15%.

Важную роль в митозе играют микротрубочки, состоящие из белка тубулина. Антимитотики связываются с тубулином (проявляют антитубулиновую активность) и разрушают микротрубочки, что в свою очередь приводит к неспособности клеток завершить деление и в конечном итоге к гибели. В природе такие вещества содержатся в основном в тропических растениях.

Объектом данной работы является сильнодействующее антимитотическое вещество глазиовианин А, содержащееся в листьях бразильского дерева Ateleia glazioviana Baill. Лабораторный синтез такого вещества довольно сложен и требует дорогих прекурсоров (веществ, которые участвуют в реакциях, необходимых для получения конечного продукта) и катализаторов (ускорителей химических реакций). Авторы статьи предложили новый шестистадийный (обычный синтез содержит 9 стадий) синтез глазиовианина А. Прекурсоры для него были получены из семян распространенных растений - петрушки и укропа. (Рис. 1)

Рисунок 1. Схема получения глазиовианина А.

Помимо глазиовианина А был также синтезирован ряд его структурных аналогов для поиска новых перспективных веществ-антимитотиков. Противоопухолевая активность была испытана двумя способами: на эмбрионах морских ежей и на раковых клетках человека. 

На морских ежах и раковых клетках

Эмбрионы морских ежей использовались как модель опухоли, поскольку их клетки на ранних стадиях развития активно делятся. В водную среду с зародышами добавлялось тестируемое вещество и определялись концентрации, приводящие к изменению скорости деления и полной его остановке. Чем ниже эти концентрации, тем большей антимитотической активностью обладает вещество. При нарушении деления из-за специфической антитубулиновой активности эмбрионы морских ежей, как установили авторы ранее, начинают вращаться, этот интересный эффект можно наблюдать в обычном световом микроскопе. С помощью зародышей можно определить не только антимитотический эффект, но и общую токсичность препарата для клеток, его специфичность к опухоли, а также эффективность его проникновения через клеточную мембрану - это важные параметры для дальнейшего изучения противораковых препаратов на высших животных.

Для подтверждения противоопухолевого действия синтезированные соединения  были протестированы не только на модельных животных (морских ежах), но и на различных раковых клетках человека: клетках карциномы легких; меланомы; рака предстательной железы, молочной железы, толстой кишки и яичников. В качестве контроля были взяты здоровые клетки крови. Эксперименты показали, что эффективнее всего исследуемые вещества ограничивают рост клеток меланомы, а на здоровые кровяные клетки практически не оказывают пагубного воздействия. 

Среди исследованных веществ, по мнению авторов, два аналога глазиовианина являются перспективными для использования в медицине в качестве лекарственных средств. Однако, лучшие показатели противоопухолевой активности из 12 соединений показал сам глазиовианин А.

Поскольку синтезированные вещества показали эффективность на раковых клетках человека и модельных животных, авторы планируют дальнейшее их испытание на экспериментальных онкологических моделях (опухоли человека, привитые лабораторным мышам).