Основной проблемой терапии опухолевых заболеваний является то обстоятельство, что препараты для химиотерапии атакуют не только клетки злокачественных образований. При движении по системе кровообращения, эти препараты также атакуют здоровые клетки, вызывая тяжелые побочные эффекты, такие как потеря волос, слабость и тошноту.

Исследователи из Университета Эдинбурга в Шотландии решили частично подавить эти побочные эффекты за счет такой модификации химиотерапевтических препаратов, которая позволила бы веществам становиться токсичными только при попадании в ткань опухоли.

Исследователи из группы Асьера Унцити-Броцеты (Asier Unciti-Broceta) предлагают вводить в состав противораковых препаратов маскирующие группы, благодаря наличию которых эти препараты будут безопасны для клеток. Предполагается, что такие маскирующие группы будут отщепляться только в опухоли, которая будет содержать имплантированные ранее частицы катализатора.

Химическая маскировка положения N1 в 5-фторурацильном фрагменте (5FU) биохимически инертной, но чувствительной к палладию группой будет обеспечивать внутриклеточную активность 5FU и, следовательно, обеспечивать его фармакологическую активность только в нужное время и в нужном месте.

Для проверки идеи исследователи ввели в популярный противораковый препарат – 5-фторурацил, пропаргильную группу, которая выступала в роли маскировки. Затем исследователи поместили в чашки Петри, содержащие линии клеток рака поджелудочной железы и рака прямой кишки, микрочастицы полистирола, импрегнированные палладием. При одновременном наличии в системе частиц и модифицированного фторурацила более 80% злокачественных клеток погибали за пять дней. Механизм действия препарата таков – палладий, содержащийся в частицах, активирует фторурацил за счет удаления пропаргиловой группы по механизму дезалкилирования. В то же время, ни сами палладийсодержащие частицы, ни модифицированное средство химиотерапии не убивало раковые клетки.

Унцити-Броцета отмечает, что твердый нульвалентный металлический палладий не является токсичным для организма и применяется, например, для восстановления зубов. Для подтверждения этого исследователи из Эдинбурга имплантировали наночастицы палладия в эмбрионы рыбки-данио и продемонстрировали, что рыба нормально развивается и такими имплантами.

Химик из Университета Калифорнии (Беркли) Каролин Бертоцци (Carolyn R. Bertozzi) отмечает, что работа коллег из Эдинбурга является первым и убедительным примером того, как может быть реализовано взаимодействие биоортогональной химии и катализа переходными металлами. Сам термин «биоортогональная химия» (bioorthogonal chemistry) был введен Бертоцци в 2003 году, под биоортогональной химией подразумеваются несвойственные для организма химические реакции, которые могут протекать в организме, не влияя на биохимические процессы.

Унцити-Броцета заявляет, что еще необходимо проверить стратегию на мышах, больных раком, однако есть надежда, что со временем подход будет успешно применяться в химиотерапии рака, и опухоль, которая уменьшится в результате применения модифицированного фторурацила, будет удалена хирургическим путем вместе с внедренными в нее палладиевыми имплантами.