Для диагностики и лечения разработали сверхпрочные металлические соединения

Некоторые химические соединения определенных элементов из группы металлов можно использовать особым образом в медицинской визуализации, а также для потенциального применения в персонализированной точной медицине.

Это продемонстрировала исследовательская группа под руководством профессора д-ра Питера Комба из Института неорганической химии Гейдельбергского университета. В своих фундаментальных исследованиях гейдельбергские ученые работали с ионами марганца, лютеция и актиния. Особое внимание в своей работе они уделяли лигандам с так называемым биспидиновым каркасом. Эти соединения чрезвычайно жесткие и могут связывать ионы металлов с большой устойчивостью и избирательностью.

В работе с марганцем, переходным металлом с особыми свойствами, такими как способность повышать контрастность при магнитно-резонансной томографии (МРТ), исследовательская группа синтезировала три различных биспидиновых лиганда и их соединения с марганцем (II). Они демонстрируют устойчивость комплексов в десять миллиардов раз выше, чем у цинка (II), основного конкурента марганца (II) в биологических системах. По словам профессора Комбы, эти соединения особенно хорошо подходят в качестве контрастных агентов в магнитно-резонансной томографии, поскольку они не обменивают ионы марганца на ионы цинка в организме животных и человека.

До сих пор для этих целей использовались почти исключительно соединения гадолиния (III). Однако в последние годы возросли опасения по поводу безопасности, поскольку свободные ионы гадолиния (III) токсичны, объясняет химик. «Это также справедливо и для свободных ионов марганца (II). Однако поскольку марганец, в отличие от гадолиния, необходим для человеческого организма, существуют естественные механизмы, которые могут выводить марганец (II) из организма. Таким образом, дальнейшая разработка этих веществ для клинического применения может стать достойной целью», — утверждает Комба. Он сообщает, что качество первых МРТ-изображений у мышей с одним из разработанных в Гейдельберге комплексов марганца сравнимо с результатами, полученными при использовании клинически испытанного контрастного вещества гадолиния.

В дополнение к этим новым марганец-селективным лигандам доктор Патрик Цеслик также разработал биспидиновый каркас, который образует очень стабильные соединения с металлами лютеций-177 и актиний-225. Этот лиганд представляет собой так называемый бифункциональный хелатор (БФХ) с двойной функцией и поэтому является частью модульной системы. БФХ может связываться с ионом радиоактивного металла, а также соединяться с биологическим вектором, таким как антитело, для обнаружения конкретных молекул или тканей в организме. В данном случае BFC был соединен с пептидом, который может определять местонахождение опухолевых клеток в организме.

Такое химическое соединение — еще его называют конъюгатом — можно пометить радионуклидами, которые необходимы для визуализации или лечения. «Мы смогли показать, что наши конъюгаты с важными для медицины радионуклидами лютеций-177 и актиний-225 демонстрируют такие же хорошие свойства, как и конъюгаты с ДОТА, бифункциональным хелатором, который уже используется в клинической практике», — уточнил д-р Цеслик, который проводил исследования для своей докторской диссертации в команде профессора Комба. „Основное преимущество разработанного нами БФХ заключается в том, что, в отличие от систем DOTA, его можно очень быстро и в мягких условиях маркировать радиоактивными ионами металлов. Таким образом, конъюгаты можно использовать с очень чувствительными антителами, которые могут иметь значение для диагностики и лечения в персонализированной медицине“, — объясняет Патрик Цеслик.

Результаты исследования опубликованы в издании Journal of the American Chemical Society.

06.02.2023