Метод лечения онкологических заболеваний, основанный на реакции нейтронного захвата, предлагают развивать ученые Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург). В результате захвата выделяется большое количество энергии, приводящей к гибели клетки. Захват нейтрона могут производить практически все ядра, начиная от водорода и до урана-238, за исключением ядер гелия.
По статистике, злокачественные новообразования занимают второе место в структуре смертности сразу за сердечно-сосудистыми заболеваниями.
По словам младшего научного сотрудника проблемной лаборатории физиологически активных веществ УрФУ Лидии Смышляевой, наиболее распространена и изучена нейтрон-захватная терапия на ядрах изотопа бора-10 — бор-нейтрон захватная терапия (БНЗТ). Выбор именного этого ядра обусловлен высоким сечением захвата тепловых нейтронов, низкой токсичностью бора, его стабильностью, относительной доступностью в природе и способностью подвергаться синтетическим органическим преобразованиям.
«При захвате нейтрона ядро бора-10 переходит в ядро бора-11 в возбужденном состоянии, которое практически незамедлительно распадается на α-частицу и ядро отдачи лития-7, — говорит Смышляева. — Данные частицы имеют высокий коэффициент линейной передачи энергии и, соответственно, низкую длину свободного пробега в тканях. У α-частицы она составляет порядка 9 микрон, у ядра лития — около 5 микрон. Данные пробеги меньше среднего размера клеток, поэтому можно утверждать, что они теряют всю энергию в пределах одной клетки, тем самым приводя к ее разрушению».
Таким образом, если избирательно накапливать бор в опухолевых клетках и подвергать ее облучению тепловыми нейтронами, можно добиться селективного разрушения злокачественных новообразований, не травмируя при этом здоровые ткани.
«Конечно, к агентам для БНЗТ предъявляют особые требования, помимо избирательного накапливания в опухолевых клетках: концентрация агента в опухоли должна быть минимум в 3 раза больше концентрации агента в здоровых тканях, — отмечает Смышляева. — Соединения, перспективные для БНЗТ, должны обладать низкой токсичностью для уменьшения вредного воздействия на здоровые ткани. Также препарат должен довольно быстро вымываться из крови, чтобы избежать ее переоблучения, что наблюдалось на ранних сроках развития терапии. Кроме того, веществам должна быть присуща амфифильность, если предполагается использование агента для лечения опухолей головного мозга и их успешного преодоления гемато-энцефалогического барьера. Также в приоритете агенты с повышенным содержанием бора для быстрого достижения нужной концентрации изотопа в тканях».
Поиском таких потенциальных агентов для БНЗТ занимаются на кафедре органической и биомолекулярной химии химико-технологического института УрФУ совместно с физико-технологическим институтом УрФУ и с институтом клеточных технологий Уральского государственного медицинского университета. Группа сотрудников синтезирует различные бор-обогащенные аналоги физиологически активных соединений на основе азагетероциклических соединений и карборанов, содержащих сразу 10 атомов бора в молекуле. Далее синтезированные соединения проходят предварительные in vitro исследования на токсичность и накапливаемость в здоровых клетках и клетках глиобластомы, поскольку клинический интерес БНЗТ заключается преимущественно в лечении мультиформных глиобластом и злокачественной меланомы.
В декабре 2018 года Лидия Смышляева защитила диссертацию по теме дизайна гетероциклических производных карборана — перспективных агентов для БНЗТ.
УрФУ — участник Проекта 5-100, ключевым результатом которого должно стать появление в России к 2020-му году современных университетов-лидеров с эффективной структурой управления и международной академической репутацией, способных задавать тенденции развития мирового высшего образования.