Химики МГУ создают новые радионуклидные препараты для ранней диагностики и лечения нейродегенеративных заболеваний

Первые результаты работы опубликованы в новом журнале американского химического общества ACS Omega (DOI: 10.1021/acsomega.6b00237). Все исследования проходят в рамках проекта, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ) (http://rscf.ru/prjcard?rid=16-13-00114). Проект является в полной мере междисциплинарным и выполняется силами сотрудников нескольких кафедр химического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова – органической химии, радиохимии и аналитической химии. Он финансируется по направлению изучение когнитивных расстройств, то есть направлен на фундаментальные исследования молекулярных, клеточных и нейроиммунологических механизмов развития когнитивных нарушений и поиск методов их ранней диагностики, профилактики и коррекции. Результаты работы по проекту были представлены в ключевой лекции на первой Научной конференции грантодержателей РНФ «Фундаментальные химические исследования XXI-го века» (http://chemsci.ru/).

Радиофармпрепараты — это молекулы, содержащие радиоактивные нуклиды, излучение которых может быть зарегистрировано в диагностических целях либо использовано для терапевтических целей. В случае представляемого проекта будут изучаться радионуклиды, пригодные для использования в позитронной эмиссионной топографии, ПЭТ (это один из методов молекулярной визуализации, который позволяет производить диагностику разнообразных заболеваний, в том числе онкологических, кардиологических и нейродегенеративных).

Для исследования в рамках проекта РНФ выбраны медь-64 (64Cu) и фтор-18 (18F). Они испускают позитронное излучение, которое в окружающей среде взаимодействует с электронами и в результате аннигиляции пары позитрон/электрон образуются два гамма-кванта, которые регистрируются детекторами томографа. Таким образом можно узнать, в каком органе или части тела сконцентрировались данные радионуклиды – для этого радионуклид должен быть химически соединен с молекулой-вектором, которая способна накапливаться в области патологии или показывать области повышенного/пониженного метаболизма. Особое внимание уделяется молекулам-маркерам нейромедиаторного обмена, который обеспечивает нормальную работу организма в целом, кроме того регулирует работу мозга. Заболевания, связанные с нарушениями нейромедиаторного обмена, делят на две основные группы: нейродегенеративные нарушения (сопровождающиеся прогрессирующей гибелью нервных клеток и уменьшением содержания катехоламинов (КА) и их метаболитов в организме, соответственно) и нейроэндокринные (характеризующиеся избыточным синтезом КА из-за органического поражения или генетической дефектности гипоталамуса). Ключевыми маркерами для изучения всех перечисленных процессов являются молекулы нейромедиаторов, прежде всего катехоламины. Это физиологически активные вещества, выполняющие роль химических посредников и «управляющих» молекул в межклеточных взаимодействиях у животных и человека, в том числе в их мозге. К катехоламинам относятся, в частности, такие нейромедиаторы, как адреналин, норадреналин, дофамин (допамин). К основным нейродегенеративным заболеваниям относят болезни Альцгеймера и Паркинсона, к нейроэндокринным катехоламинпродуцирующим опухолям – феохромоцитома, параганглиома, карциноидные опухоли и нейробластома.

Одна из проблем радионуклидной диагностики — это либо короткий период полураспада, либо сложности введения радиоактивной метки в молекулу. Так, для фтора-18 он равен 108 минут. За это время необходимо успеть синтезировать радиофармпрепарат, провести очистку и контроль качества и ввести препарат пациенту и дождаться сигнала. Выбор меди-64 обусловлен существенно большим периодом полураспада – около 13 часов, что дает шанс изучать более длительные процессы в организме.

В ходе работы удалось найти новые необычные свойства фтора и ряда других заместителей в органических молекулах – способность проявлять свойства как доноров, так и акцепторов электронной плотности; за эту способность мы назвали такие группы стереоэлектронными хамелеонами. Это исследование опубликовано в престижном журнале Chemistry – A European Journal (http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/chem.201603491/abstract)».