Исследователи из Стэнфордского университета открыли быстрый и устойчивый способ синтетического производства многообещающего соединения для борьбы с раком прямо в лаборатории. Доступность этого соединения была ограничена, потому что его единственным известным в настоящее время естественным источником является один вид растений, произрастающий исключительно в небольшом районе тропических лесов на северо-востоке Австралии.

Соединение, обозначенное как EBC-46 и технически называемое тигиланол тиглатом, действует, стимулируя локальный иммунный ответ против опухолей. Реакция разрушает кровеносные сосуды опухоли и в конечном итоге убивает ее раковые клетки. EBC-46 недавно начал клинические испытания на людях после его чрезвычайно высокой эффективности в лечении рака у собак.

Однако, учитывая его сложную структуру, EBC-46 оказался синтетически недоступным, а это означало, что не существовало правдоподобного пути для его производства практически в лаборатории. Тем не менее, благодаря умному процессу, исследователи из Стэнфорда впервые продемонстрировали, как химически преобразовать обильный исходный материал растительного происхождения в EBC-46.

В качестве бонуса этот процесс может производить «аналоги» EBC-46 — соединения, которые химически схожи, но могут оказаться еще более эффективными и потенциально лечить удивительно широкий спектр других серьезных заболеваний. Эти заболевания, в том числе СПИД, рассеянный склероз и болезнь Альцгеймера, имеют общие биологические пути, на которые воздействует мишень EBC-46, ключевой фермент, называемый протеинкиназой C или PKC.

«Мы очень рады сообщить о первом масштабируемом синтезе EBC-46», — сказал Пол Вендер, профессор Фрэнсиса В. Бергстрема в Школе гуманитарных и естественных наук, профессор химии и, с любезного разрешения, химической и системной биологии в Стэнфорде. и соответствующий автор исследования, описывающего результаты в журнале Nature Chemistry . «Возможность получить EBC-46 в лаборатории действительно открывает огромные возможности для исследований и клинических исследований».

Соавторами исследования являются Закари Джентри, Дэвид Фанелли, Оуэн Макатир и Эдвард Нджу, все из которых являются аспирантами в лаборатории Вендера, наряду с бывшим членом Куанг Луу-Нгуен.

Вендер выразил огромное удовлетворение, которое испытала исследовательская группа в связи с прорывом в области синтеза EBC-46.

Если бы вы посетили лабораторию в первые несколько недель после того, как им это удалось, вы бы увидели, как мои звездные коллеги улыбаются от уха до уха. Они смогли сделать то, что многие люди считали невозможным».

Пол Вендер, профессор Фрэнсиса В. Бергстрема Школы гуманитарных и естественных наук

Из отдаленного региона

Первоначально тигиланол тиглат был обнаружен австралийской компанией QBiotics в ходе автоматизированного процесса отбора кандидатов на лекарственные средства. В природе это соединение содержится в семенах розового плода цветущего дерева Fontainea picrosperma . Сумчатые, такие как мускусные крысы-кенгуру, которые едят плоды румянца, избегают семян, богатых тигиланолом тиглатом, которые при попадании в организм вызывают рвоту и диарею.

Source Naturals, OptiZinc, цинк, 240 таблеток

Введение гораздо меньших доз EBC-46 непосредственно в некоторые солидные опухоли изменяет клеточную передачу сигналов с помощью PKC. В частности, предполагается, что EBC-46 активирует определенные формы PKC, которые, в свою очередь, влияют на активность различных белков в раковых клетках, вызывая иммунный ответ организма хозяина. Возникающее в результате воспаление делает сосудистую сеть опухоли или кровеносные сосуды негерметичными, и это кровоизлияние приводит к отмиранию опухолевого роста. В случае наружных, кожных злокачественных новообразований опухоли струпятся вверх и отпадают, и изучаются пути доставки EBC-46 к внутренним опухолям.

В 2020 году Европейское агентство по лекарственным средствам и Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США одобрили лекарство на основе EBC-46, продаваемое под торговой маркой Stelfonta, для лечения тучноклеточного рака, наиболее распространенной опухоли кожи у собак. Исследование показало 75% излечение после одной инъекции и 88% после второй дозы. С тех пор начались клинические испытания рака кожи, головы и шеи, а также мягких тканей у людей.

Основываясь на этих новых исследованиях и клинических потребностях в сочетании с географическими ограничениями исходных семян, ученые рассмотрели возможность создания специальных плантаций для румян. Но при этом возникает множество проблем. Во-первых, деревья требуют опыления, а это означает, что под рукой должны быть подходящие животные-опылители, плюс деревья должны быть посажены с соответствующей плотностью и на соответствующем расстоянии, чтобы способствовать опылению. Кроме того, на деревья влияют сезонные и климатические колебания, а также патогены. Выделение участков под румяна еще больше создает проблемы землепользования.

«Для устойчивого и надежного производства EBC-46 в необходимых нам количествах, — сказал Вендер, — нам действительно нужно пойти по синтетическому пути».

Делаем EBC-46 с нуля

Вендер и его коллеги поняли, что хорошей отправной точкой для создания EBC-46 является соединение форбола растительного происхождения. Более 7000 видов растений по всему миру производят производные форбола, а семена, богатые форболом, недороги с коммерческой точки зрения. Исследователи выбрали Croton tiglium , широко известный как очищающий кротон, траву, используемую в традиционной китайской медицине.

Вендер объясняет, что первый шаг в подготовке к EBC-46 — это насмешка над повседневным опытом. «Вы покупаете мешок этих семян, и это мало чем отличается от приготовления кофе по утрам», — сказал Вендер. «Вы измельчаете семена и пропускаете через них горячий растворитель, чтобы извлечь активный ингредиент», в данном случае богатое форболом масло.

После обработки масла для получения форбола исследователи должны были выяснить, как преодолеть ранее непреодолимую проблему украшения части молекулы, называемой кольцом B, тщательно размещенными атомами кислорода. Это необходимо для того, чтобы EBC-46 мог взаимодействовать с PKC и модифицировать активность фермента в клетках.

Чтобы направлять свои химические и биологические исследования, исследователи полагались на приборы Стэнфордской службы нейробиологической микроскопии, общий ресурс протеомики/масс-спектрометрии Стэнфордского института рака и кластер Stanford Sherlock для компьютерного моделирования.

Руководствуясь этим руководством, команде удалось добавить дополнительные атомы кислорода к кольцу B форбола, сначала с помощью так называемой реакции ene (произносится как «een»), проводимой в условиях потока, когда реагенты смешиваются, когда они проходят вместе через трубку. Затем команда поэтапно и контролируемо вводила другие кольцевые группы B, чтобы получить желаемое пространственное расположение атомов. Всего требовалось всего четыре-шесть шагов для получения аналогов EBC-46 и дюжина шагов для достижения самого EBC-46.

Вендер надеется, что гораздо более широкая доступность EBC-46 и родственных соединений, влияющих на PKC, обеспечиваемая этим прорывным подходом, ускорит исследования потенциально революционных новых методов лечения.

«По мере того, как мы узнаем все больше и больше о том, как функционируют клетки, мы узнаем больше о том, как мы можем контролировать эту функцию», — сказал Вендер. «Этот контроль функциональности особенно важен при работе с клетками, которые выходят из-под контроля при различных заболеваниях, от рака до болезни Альцгеймера».