Проекты

Моделирование поведения металлосодержащих препаратов для терапии и диагностики рака в человеческой сыворотке

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная химия, физическая химия» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Биоинженерия
Авторы работы: ГБОУ Школа им. А. Боровика
Предметы: Биология, Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 18−20 апреля 2019 года

Актуальность работы

В настоящее время актуальной проблемой в медицине является создание препаратов для диагностики и терапии рака. Перспективным решением проблемы выступают биологические активные соединения, такие как порфирины и их аналоги (хлорины и бактериохлорины), так как при облучении светом эти структуры могут подвергнуться каскаду фотохимических процессов для получения цитотоксических активных форм кислорода (АФК), способных вызвать гибель клеток и привести к уничтожению опухоли.

Цель

Изучение связывания безметалльного бактериопурпуринимида и его Pd- и Cu-комплексов (DPBP, Pd-DPBP, Cu-DPBP) с человеческим сывороточным альбумином для определения влияния атома металла на характер связывания с белком.

Описание

Этапы работы

Ознакомившись с механизмом фотодинамической терапии рака (ФДТ), изучив особенности металлофотосенсибилизаторов (металло-ФС), мы провели эксперимент по связыванию описанных выше структур (DPBP, Pd-DPBP, Cu-DPBP) с человеческим сывороточным альбумином (ЧСА) при pH 7.0 двумя методами. На основании сравнения полученных констант связывания (КС) различных металло-ФС был сделан вывод о характере влияния атома металла на константу связывания и свойства ФС при взаимодействии с ЧСА.

Методы исследования

Связывание изучали с помощью абсорбционной спектроскопии и флуориметрии. Были приготовлены различные концентрации белка (0–10-4 М) в фосфатном буфере при pH 7.0 с последующим добавлением к ним фотосенсибилизаторов с низкими концентрациями (CDPBP = 1×10-6 M, CPd-DPBP = 3×10-6 М и CCu-DPBP = 4,1×10-6 М). По изменению оптической плотности на спектрах поглощения и флуоресценции рассчитали долю молекул, связанных с белком − θ, а также с использованием программы GraphPad Prism 6 рассчитали КC.

Результат

Константы связывания: КС(DPBP) = 5,5×104 М-1, КС(Pd-DPBP) = 6,5×104 М-1 и КС(Cu-DPBP) = 7,4×104 М-1.

Исходя из полученных данных, сделали вывод о том, что при низких концентрациях ФС значительной разницы в КС не наблюдается. Однако Pd- и Cu-комплексы обладают более выраженными гидрофильными свойствами, чем безметальный DPBP, что объясняется отсутствием агрегации при низких концентрациях ЧСА в растворе, а, следовательно, лучшей стабильностью, что позволяет продолжить их дальнейшее изучение при более высоких концентрациях 10-5 – 10-4 M с последующим изучением их биологических свойств in vitro.

Оснащение и оборудование

Спектрофотометр-флуориметр, кюветы, круглодонные колбы

ПО GraphPad Prism 6.

Перспективы использования результатов работы

Исследования металлокомплексов порфиринов и их аналогов позволяют использовать их в различных методах визуализации, включая флуоресцентную диагностику (ФД), магнитно-резонансную томографию (МРТ), позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ) и однофотонную эмиссионную компьютерную томографию (ОФЭКТ). Введение металлов в порфириновый центр способно приводить к повышению фотосенсибилизирующей активности, позволяя улучшить фотодинамический эффект, а комплексные соединения радиоизотопов находят применение в ядерной медицине.

Сотрудничество с вузом при создании работы

РТУ МИРЭА

Особое мнение

«Мне понравилось выступать на конференции «Инженеры будущего». Я считаю, что программа «Инженерный класс в московской школе» предоставляет огромные возможности для саморазвития»