В СПбГУ синтезировали вещества для визуализации живых клеток

Для успешного биоимиджинга необходимо надёжно «сшить» флуоресцентные метки и биомолекулы. Для этого широко используются реакции SPAAC, которые позволяют присоединять реагенты циклоалкины с флуоресцентными метками к модифицированным азидными группами биполимерным молекулам непосредственно внутри клеток.

«SPAAC — это биортогональная клик-реакция, то есть реакция, которая способна протекать в живых клетках, но при этом не вредит им и сама не подвержена влиянию со стороны живых систем, — объясняет исследователь. — В таких реакциях не требуется использовать токсичные медные катализаторы, в них отсутствуют побочные продукты. Реакции SPAAC чрезвычайно важны для того, чтобы проводить биологические эксперименты. Таким образом можно изучать физиологию живых клеток и процессы, которые в них протекают, а также устанавливать склонность клеток к преобразованию в опухолевые», — отмечает доцент кафедры органической химии СПбГУ Наталья Данилкина.

Учёным СПбГУ удалось синтезировать принципиально новые реагенты, которые отличаются от аналогов легкодоступностью и оптимальным балансом между реакционной способностью SPAAC и стабильностью. Вещества создавались в несколько этапов. Сначала исследователи создали метод синтеза циклоалкинов, с помощью которого были произведены молекулы с разным размером цикла (от восьми до десяти атомов) и структурными элементами, которые важны для регулировки баланса между активностью и стабильностью.

Затем были проведены кинетические исследования и квантовые химические расчёты устойчивости и реакционной способности получившихся соединений. Так учёные смогли выявить неклассическую реакционную способность соединений с циклами в девять атомов.

«Обычно чем больше цикл, тем меньше реакционная способность и больше стабильность соединений. В нашем случае стабильность действительно отличалась: с восьмичленными циклами было невозможно работать из-за их неустойчивости, а девятичленные оказались стабильными. А вот реакционная способность восьмичленных и девятичленных циклов при этом была практически одинаковой», — поясняет исследовательница.

Команда учёных отметила, что девятиатомные гетероциклоалкины — самая подходящая группа для SPAAC. В настоящее время учёные работают над совершенствованием веществ и планируют получить патент на разработку.

«Сейчас для того, чтобы в клетке прошла реакция с использованием наших реагентов, требуется восемь часов. Мы стремимся довести эту реакционную способность до 15 минут. Проверяем все возможные варианты структур с улучшенной реакционной способностью при сохранении стабильности. Ищем наиболее эффективную молекулу. Также подбираем оптимальные пути связывания реагентов с флуоресцентными красителями и другими группами», — отмечает Наталья Данилкина.

Фото: СПбГУ