Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Использование фторуглеродов в качестве газотранспортных сред может существенно увеличить эффективность фотодинамической терапии опухолей. Эффективность этого метода зависит от содержания кислорода в ткани. Введение фторуглеродной формуляции фотосенсибилизатора позволяет насытить биологические среды кислородом. В случае гипоксии это может создать принципиальную возможность к применению данного метода, поскольку фторуглероды выступают как депо кислорода. Для введения фотосенсибилизатора в перфторуглеродное окружение в его структуру введены фторалкилироваанные заместители. Так, синтезирован полифторированный хлорин и приготовлена перфторуглеродная эмульсия на его основе. Спектральные характеристики фторированого хлорина в составе эмульсии характерны для фотосенсибилизаторов данного класса. Возможно возбудить данный фотосенсибилизатор в «красной» области, что важно для фотоэлимиации клеток, поскольку длинноволновый свет наиболее глубоко проникает в биологические ткани. Во фторной фазе эмульсии после фотовозбуждения генерируется основной повреждающий клетки агент - синглетный кислород на 2 порядка более эффективно, чем в органических растворителях. В условиях гипоксии кислород из эмульсии выходит в два раза медленнее, чем из водных сред. Такое «депо» кислорода позволяет временно оксигенировать гипоксичные клетки, чтобы запустить фотодинамические процессы для их гибели. Как и нормоксичные клетки, гипоксичные клетки карциномы толстой кишки человека НСТ116, в которых детектируется фактор фактор транскрипции, индуцируемый гипоксией HIF1, даже при фотовозбуждении в гипоксии гибнут в ответ на их фотоповреждение эмульсией. Так, фторуглеродная эмульсия выполняет функцию депо кислорода, создавая возможность для фотосенсибилизации опухолевых клеток в нормоксии и гипоксии. В зависимости от интенсивности освещения опухолевых клеток, накопивших эмульсию с фотосенсибилизатором, можно инициировать различные виды их гибели. На настоящем этапе проекта охарактеризовано накопление эмульсии клетками в нормоксии и гипоксии в течение нескольких часов - одних суток инкубации. Сначала эмульсия накапливается в цитоплазматической мембране, затем частично в лизосомах и митохондриях, за сутки эмульсия стабильно колокализутся с митохондриями, вызывая их структурные изменения. Так, фотовозбуждение клеток НСТ116 после накопления эмульсии в митохондриях приводит либо к их быстрой некротизации при больших дозах освещения, либо к появлению признаков апоптоза - вытесенению на поверхность цитоплазматической мембраны фосфатидилсерина с последующей гибелью клетки в течение нескольких суток.

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
На втором году реализации проекта проведены характеристики стабильности перфторуглеродной эмульсии с полифторированным хлорином, что позволило охарактеризовать условия хранения эмульсии, при которых она сохраняет размер своих частиц. Это позволяет эмульсии быстро накапливаться в опухолевых клетках, как выявлено, по механизмам активного транспорта. Также получены характеристики степени включения фотосенсибилизатора (фторзамещенного хлорина) во фторуглеродную фазу эмульсии. Степень такой инкапсуляции составила более 80% (оставшийся фотосенсибилизатор распределен в стабилизирующем эмульсию поверхностно-активном веществе), что подтверждает новизну разработанного состава эмульсии по сравнению с известными в литературе аналогами. В аналогичных композициях фотосенсибилизаторы с выраженным поглощением в «красной» области расположены вне фторуглеродной фазы, что не полностью задействует потенциал фторуглеродной формуляции как депо кислорода для увеличения эффективности кислородозависимых методов терапии опухолей, как в нашем случае показано на примере фотодинамической терапии. Это уникальное свойство перфторуглеродов растворять большое количество кислорода и непосредственный контакт кислорода с фотосенсибилизатором во фторной фазе эмульсии позволил нам вызвать фотоиндуцированную гибель опухолевых клеток как в нормоксии, так и в гипоксии. Важно, что водорастворимые фотосенсибилизаторы на основе хлоринов без такой газотранспортной формуляции не активны в гипоксии, в то время как приготовленная и исследованная нами эмульсия позволяет эффективно провести летальную ФДТ опухолевых клеток НСТ116 в гипоксии. Механизм клеточной гибели при таком воздействии смешанный и зависит от дозы фотовозбуждения. При высоких дозах освещения опухолевые клетки гибнут по механизму быстрого некроза, а при более мягком фотовоздействии характерны признаки апоптотической гибели, ассоциированной с повреждением митохондрий. https://www.mdpi.com/1422-0067/24/9/7995