Новые флуоресцентные маркеры и фотосенсибилизаторы для целей нейроонкологии

Одной из наиболее динамично развивающихся областей биофотоники является разработка наноматериалов и методов их мониторинга в организме. Благодаря возможности конструирования наночастиц с заданными свойствами можно обеспечить как различные механизмы из взаимодействия с биологическими структурами тканей и клеток, так и определенные оптические свойства, способствующие не только их наилучшему обнаружению в биологической ткани, но также опосредующие различные варианты фотохимического воздействия.

Фотодинамическая терапия является методом высокоселективного воздействия на опухолевые ткани и является одним из передовых подходов к решениям задач нейроонкологии. Принцип фотодинамического воздействия заключается в фотохимической реакции, которая происходит при поглощении молекулой фотосенсибилизатора, накопившегося в ткани, кванта света и ее последующем переходе в возбужденное состояние, из которого она может релаксировать несколькими способами, одним из которых является испускание кванта флуоресцентного излучения, другим

— передача энергии другой молекуле. Молекула кислорода при передаче ей возбуждения от фотосенсибилизатора переходит в синглетное состояние и приобретает высокую реакционную способность. Ввиду малого радиуса действия синглетного кислорода (порядка 0,02 мкм) вследствие его быстрого гашения в биологических системах первыми поражаются внутриклеточные структуры, непосредственно содержащие фотосенсибилизатор, или близкие к ним, преимущественно хорошо оксигенированные. Эта локальность обеспечивает высокую селективность фотодинамического воздействия при условии специфического накопления фотосенсибилизатора в клетках опухоли. Помимо 5-АЛК наиболее активно используются сейчас такие фотосенсибилизаторы как производные гематопорфирина, феофорбиды. Использование наноформ упомянутых фотосенсибилизаторов открывает новые возможности их доставки к цели фотодинамического воздействия, селективности терапии и мониторинга ее эффективности (рис. 9).

Интерес также представляет возможность конъюгации флуоресцентных маркеров и фотосенсибилизаторов с антителами к опухолевым генам, что обеспечивает таргетную доставку действующего вещества в опухоль.

Совместно с ФГБУ «Государственный научный центр социальной и судебной психиатрии им. В.П. Сербского» был проведен ряд работ по исследованию сораспределения в опухолевых тканях 5-АЛК-индуцированного протопорфирина IX и антител к коннексину, меченых флуоресцентным красителем из серии Alexa, показавший различия в характере накопления этих агентов в перифокальной зоне. Также был проведен сравнительный анализ накопления Пп IX и мембранных трейсеров di118 в глиоме и периопухолевом пространстве в диагностике опухолевых клеток при интраоперационной навигации. Глиомные клетки С6, меченые мембранным трейсером Di118, имплантировались в мозг крыс. В процессе роста в головном мозге после имплантации метка сохраняется, на иллюстрации видно, как далеко инфильтрируются глиомные клетки от основного очага перифокальной зоне (рис. 10).

Проведенные исследования демонстрируют важность междисциплинарных работ на стыке физики, химии и биологии для развития новых методов диагностики и терапии заболеваний головного и спинного мозга.