Два научных подхода, примененные одновременно, дали быстрый результат

Подбор оптимального соединения и технологии получения наночастиц — длительная и дорогостоящая часть экспериментальной работы ученых. Чтобы сделать эту работу проще и быстрее, исследователи решили совместить два подхода: in silico (компьютерное моделирование) и in vitro (исследование «в пробирке»). Это позволило им теоретически рассчитать и затем экспериментально подтвердить прогнозируемые свойства полимерных наночастиц.

Для тестирования нового подхода ученые использовали известный препарат для терапии онкозаболеваний. Комбинирование двух подходов увеличило его эффективность, поскольку совмещение in silico и in vitro подходов позволило прогнозировать свойства препаратов еще до их экспериментального получения: подбирать оптимальную структуру и отсеивать неперспективные соединения для дальнейшей работы.

Над научной задачей работали специалисты из подведомственного Минобрнауки России Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля (ИБХФ) РАН, Университета Айн-Шамс (Египет) и Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова.

Молекулярное моделирование широко применяется для различных задач в биотехнологии, биологии и медицине. С его помощью ученые прогнозируют взаимодействие лекарственных соединений и полимеров, совершенствуют методы получения новых систем доставки лекарственных соединений.

В своей новой научной статье ученые описывают сочетание молекулярного моделирования (in silico) и исследований на клеточных культурах (in vitro) при сопоставлении экспериментальных и теоретических данных для улучшения дизайна полимерных наночастиц. С помощью подхода молекулярного моделирования исследователи проанализировали новые производные карбоплатина и предсказали их биологическую активность. Также они рассчитали, какие из производных лучше всего подходят в качестве соединений для получения полимерных наночастиц. Так, еще до начала экспериментов можно предположить, какие соединения будут наиболее эффективны для создания новой системы доставки в опухолевые клетки.

Опыты проводились с карбоплатином — препаратом для противоопухолевой терапии, в основе которого платина (Pt), и его аналогами. «Использование предварительного моделирования может упростить для исследователей оптимизацию метода получения новых систем доставки. Полученные наночастицы проявили более высокий уровень цитотоксической активности в отношении клеток немелкоклеточной карциномы легкого человека линии A549 по сравнению с неинкапсулированными производными Pt. Таким образом, новые производные карбоплатина в составе полимерных наночастиц продемонстрировали высокий потенциал для терапии онкологических заболеваний»,— комментирует кандидат химических наук, старший научный сотрудник ИБХФ РАН Елена Никольская.

Для прогнозирования биологической активности новых производных карбоплатина ученые применили российский онлайн-сервис PASS. Применение полимерных наночастиц позволяет увеличить биодоступность, особенно для гидрофобных соединений, способствует накоплению в опухолевых клетках, позволяет преодолевать резистентность, что способствует повышению эффективности лечения и повышению качества жизни пациентов.