Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Проект посвящен разработке фоточувствительных пролекарств Pt(IV), с фотопоглотителями в аксиальном положении, способных высвобождать цитотоксический агент под действием излучения. За первый год выполнения проекта разработаны синтетические подходы к получению пролекарств Pt(IV) с фотопоглотителями в качестве аксиальных лигандов, поглощающие в синей, желтой и красной областях спектра. Варьирование свойств аксиального лиганда позволяет настраивать длину поглощения коньюгата, его фотохимические свойства и, как следствие, его потенциальное применение. Получено пять пролекарств Pt(IV) с бордипиррометеновыми фотопоглотителями (BODIPY) в аксиальном положении, представляющими собой перспективные агенты для фотоконтролируемой химиотерапии. Проведено физико-химическое исследование разработанных лигандов и координационных соединений, для ряда разработанных лигандов и координационных соединений исследованы их фотохимические свойства, показана их способность образовывать синглетный кислород и действовать как агенты для фотодинамической терапии. Также, в первый год выполнения проекта нами разработан перспективный препарат Рибоплатин для комбинированной химиотерапии/фотодинамической терапии, представляющий собой пролекарство цисплатина с тетраацетилрибофлавином в аксиальном положении. Проведено исследование физико-химических свойств разработанного препарата, его фотохимической и биологической активности. Проведено изучение механизма фотовосстановления разработанного пролекарства. Показано, что фотопереноса электрона с возбужденного состояния фотопоглотителя на центр Pt(IV) возможен как из синглетного, так и из и триплетных возбужденных состояний. Показано, что фотовосстановление пролекарства происходит через образование флавосемихинового радикала. Показано, что разработанный препарат является истинным пролекарством, высвобождающим цисплатин при облучении синим светом. Доказано, что Рибоплатин является фоточувствительным пролекарством, способным к высвобождению цисплатина даже при дозе 0.12 Дж/см2. Также показано, что фотовосстановление Рибоплатина не требует участия восстановительных агентов в отличии от описанных в литературе аналогов, что было подтверждено методами ВЭЖХ, время-коррелированного счета фотонов и флеш-фотолиза. Показано, что Рибоплатин способен генерировать синглетный кислород, что делает его перспективным агентом как для фотоактивируемой химиотерапии, так и для фотодинамической терапии. Исследования цитотоксичности показали, что Рибоплатин прекрасно реагирует на облучение, с возрастанием цитотоксичности до/после облучения в 12 раз. При этом, без облучения Рибоплатин менее токсичен, чем цисплатин, в то время как при облучении его токсичность по сравнению с цисплатином возрастает до 3 раз. Дополнительные исследования цитотоксичности показали высокую светочувствительность препарата, и его токсичность даже при малых дозах облучения. Также показано, что внутриклеточное накопление препарата является фоточувствительным, доказано изменение внутриклеточного распределения и увеличение количество накопленного коньюгата под действием синего света. Таким образом, за первый год выполнения проекта нами были разработаны перспективные пролекарства Pt(IV), представляющие собой химиотерапевтические агенты с контролируемой фотоактивацией. Полученные в ходе первого года выполнения проекта результаты соответствуют мировому уровню, разработанные в ходе первого года выполнения проекта фотоактивные коньюгаты представляют интерес для медицинской химии как химиотерапевтические агенты с контролируемым высвобождением, сочетающие в себе эффективность платиносодержащий химиотерапии, фотодинамической терапии, наряду с низкой токсичностью в отсутствии внешнего стимула.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
За второй год выполнения проекта впервые были получены пролекарства Pt(IV) тройного действия Pt-1-Pt-2, содержащие тетраацетилрибофлавин в аксиальном положении, потенциально способные к контролируемой фотоактивации с высвобождением цисплатина, фотоконтролируемой генерации АФК, а также содержащих дополнительный биологически активный фрагмент НСПВП или векторный фрагмент малеимида. Также, было разработано 8 фотоактивируемых пролекарств с лигандами-фотопоглотителями BODIPY в аксиальном положении. Так, впервые было получено пролекарство Pt-3 с BODIPI в аксиальном положении, содержащее тяжелые атомы брома, потенциально способное под действием света не только высвобождать цисплатин, но и образовывать цитотоксические активные формы кислорода (АФК). Также, впервые было получено водорастворимое БИК-поглощающее пролекарство Pt-5, содержащее полярные фрагменты тетраэтиленгликоля, способное образовывать стабильные водные растворы концентрацией 10-3 М в присутствии 1% ДМСО. Повышенная водорастворимость пролекарства Pt-5 делает данное соединение доступным для исследования в живых системах in vivo. Также, впервые было получено БИК-поглощающее пролекарство Pt(IV) Pt-6 с фрагментом нового стирил-BODIPY 22 с конденсированной ароматической системой в аксиальном положении. В ходе второго этапа проекта был разработан новый подход к введению органических лигандов в аксиальное положение пролекарств Pt(IV), заключающийся в медь-катализируемом азид-алкиновом циклоприсоединении. Подобрана оптимальная каталитическая система для проведения клик-реакции между алкином – аксиальным лигандом и азидсодержащем комплексом платины. Введение BODIPY в аксиальное положение пролекарств Pt(IV) с помощью клик-реакции оказалось более эффективным подходом, чем широко используемый метод на основе создания карбаматной связи, так как позволяет получать целевые пролекарства Pt(IV) с более высокими выходами и за меньшее количество стадий. Используя разработанный подход, было впервые получено БИК-поглощающее пролекарство Pt(IV) двойного действия Pt-9, потенциально способное под действием красного света высвобождать цисплатин и генерировать АФК. Гипоксия является маркером опухолевых заболеваний. В ходе второго года проекта было разработано пролекарство Pt-10, аксиальный лиганд которого содержит чувствительный к гипоксии фрагмент 2-нитроимидазола. Данное пролекарство потенциально является не только БИК-поглощающим агентом фотоконтролируемой химиотерапии, но и потенциально способно накапливаться в гипоксических областях ввиду необратимого восстановления аксиального лиганда. Исследование фотоиндуцированного высвобождения цисплатина из разрабатываемых пролекарств проводилось методом ВЭЖХ-МС, а также с помощью электрохимической детекции высвобождения цисплатина в облучаемом растворе. В ходе второго этапа выполнения проекта исследовано фотоиндуцированное высвобождение цисплатина из пролекарства 13*. Согласно данным ВЭЖХ-МС, пролекарство 13* показало способность полностью восстанавливаться под действием синего света 450 нм мощностью 32 мВт/см2 за два часа, при этом, фотораспад пролекарства сопровождался накоплением цисплатина в растворе. Светоиндуцированное высвобождение цисплатина из пролекарств 13* и Pt-7 было также изучено методом циклической вольтамперометрии с использованием платинированного наноэлектрода. При облучении растворов пролекарств 13* и Pt-7 синим светом в течение 45 минут наблюдалось постепенное высвобождение цисплатина. Также, в ходе второго этапа выполнения проекта были определены фотохимические характеристики ряда разработанных в ходе выполнения проекта лигандов – фотопоглотителей и пролекарств на их основе. Исследовано время жизни флуоресценци, а также определены квантовые выходы синглетного пролекарств Pt(IV) 13*, Pt-3, Pt-4, Pt-6 и Pt-9 и соответствующих лигандов 10*, 6, 22, 29, 30. Установлено снижение квантового выхода флуоресценции для всех пролекарств по сравнению с соответствующими лигандами, позволяющее предположить внутримолекулярный перенос электрона с синглетного или короткоживущего триплетного состояния лиганда на центр Pt(IV) в процессе фотоактивации. Для галогенсодержащих BODIPY 29 и 30, а также для соответствующих пролекарств Pt-3 и Pt-9 была показана кинетика гибели триплетного состояния с использованием флеш-фотолиза. Близкие значения констант скорости гибели триплетных состояний пролекарств Pt(IV) и аксиальных лигандов позволяют предположить, что в отсутствие донора электронов триплетное состояние 2,6-дибром-BODIPY не участвует в фотовосстановлении пролекарств Pt(IV). Для пролекарств Pt(IV) Pt-3, Pt-9 и лигандов 29, 30 была показана способность образовывать синглетный кислород при облучении, что подтверждает способность данных лигандов и пролекарства Pt(IV) выступать в качестве ФДТ-агентов. Фотоактивируемые лекарственные препараты должны проявлять минимальную токсичность в темноте, при этом, высвобождать активный компонент при действии облучения. Для пролекарств Pt(IV) тройного действия Pt-1 и Pt-2 была показана фототоксичность на клеточной линии эпителия лёгкого WI-26 при облучении светом 450 нм (1 Дж/см2). Пролекарства продемонстрировали высокие индексы фототоксичности, что подтверждает возможность их контролируемой фотоактивации. Также, была исследована фототоксичность пролекарств Pt(IV) 13* и Pt-7 с BODIPY в аксиальном положении при облучении синим светом. Пролекарства оказывали значительный цитотоксический эффект в микромолярном диапазоне при облучении, при этом в темноте оба пролекарства показали отсутствие токсичности. Для БИК-поглощающих пролекарств Pt-5 и Pt-9 также показана фототоксичность при облучении светом 660 нм, что подтверждает их фотоиндуцированное цитотоксическое действие. На втором этапе выполнения проекта была также проведен обзор литературы, посвященной дизайну, синтезу, биологическому действию и терапевтической эффективности за последние 5 лет. Тщательный анализ литературных данных позволил определить наиболее эффективные синтетические стратегии, позволяющие повысить терапевтическую эффективность пролекарств Pt(IV) по сравнению с используемыми в клинической практике препаратами Pt(II). Обзор литературы «Пролекарства Pt(IV) как альтернатива препаратам Pt(II): синтез и биологическое действие» опубликован в журнале Russian Chemical Reviews (Q1, фактор 7,46). Также, коллективом проекта опубликована статья «Photoinduced Reduction of Novel Dual-Action Riboplatin Pt(IV) Prodrug» в журнале ACS applied materials & interfaces (Q1, IF 10,38) посвященной дизайну и исследованию разработанного коллективом проекта препарата Рибоплатина, а также фотоиндуцированного высвобождения цисплатина из пролекарства, детектируемое в реальном времени в клеточных моделях-сфероидах. Также, результаты выполнения проекта были отображены в ряде СМИ [https://xn--80aa3ak5a.xn--p1ai/journal/na-yarkoy-storone-kak-svet-pomogaet-uchenym-upravlyat-lekarstvami/] [https://misis.ru/news/8481/] [https://iz.ru/1503169/andrei-korshunov/dorozhe-platiny-v-rf-razrabotali-malotoksichnoe-lekarstvo-protiv-raka].