АДРЕСНАЯ ДОСТАВКА ЛЕКАРСТВЕННЫХ НАНОПРЕПАРАТОВ В ПРИМЕНЕНИИ К МОДЕЛЯМ РАКА НА

ДОКЛИНИЧЕСКОМ ЭТАПЕ ИССЛЕДОВАНИЙ
Выполнила: студентка 4 курса педиатрического факультета группы

2.4.01а Байрамукова Т.М. Руководитель кружка: д.м.н., Румянцева Ю.В.

Москва 2019

Министерство здравоохранения Российской Федерации Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова»

СНК кафедры онкологии, гематологии и лучевой терапии педиатрического факультета

новый уровень диагностики и лечения заболеваний, в том числе и

онкологических.
Проблема заболеваемости и смертности от злокачественных новообразований — одна из наиболее актуальных в современной медицине. Она затрагивает интересы всего человечества. По данным Всемирной Организации Здравоохранения, ежегодно в мире умирает от рака более 4 млн. человек

протоколов для обнаружения опухолей на ранних стадиях;
разработка персонализированных средств

терапии для увеличения эффективности и селективности лечения.
Проводимые в последнее время исследования были направлены на рациональное внедрение обоих подходов, а их результаты внесли вклад в разработку нанопрепаратов, которые можно адресно доставлять к пораженным тканям в целях тераностики опухолей на доклинических моделях.
Эти модульные наносистемы достаточно гибки и позволяют объединить визуализацию и таргетирование лекарств для применения в онкологии. Они могут служить базой для дальнейшего усовершенствования методов лечения рака.

диагностический) агент, помещенный внутрь наночастицы (НЧ) или присоединенный к ней.

иммунной системы человека» НЧ способствует: - лучшему биораспределению агента - повышает его

эффективность - понижает токсичность В ходе работы были идентифицированы новые биомаркеры и изучено применение нанопрепаратов таргетированной доставки для визуализации рака (флуоресцентные НЧ) и его терапии (содержащие лекарства липосомы) на моделях для доклинических исследований. В настоящем обзоре кратко описываются основные результаты этой работы.

E-кадгерина, который присутствует на поверхности раковых клеток толстой кишки и

отсутствует у нормальных клеток толстой кишки
специфический лиганд к этому рецепторному комплексу (ангиопоэтинподобный белок 6) - фактор, в больших количествах вырабатываемый здоровой печенью и физиологически вовлеченный в метаболизм липидов
Данный комплекс рецептора и лиганда участвует во вторичном распространении опухолей

интегрин альфа-6/E-кадгерин благодаря способности конкурировать с ангиопоэтинподобным белком 6 при

связывании рецепторного комплекса (и таким образом ингибировать метастазирование в печень)
Они представляют собой потенциальное средство для идентификации клеток опухолей, которые вырабатывают как интегрин альфа-6, так и E-кадгерин

которые имеют подходящий токсикологический профиль и хорошую биосовместимость in vivo

в сочетании с легкостью выполнения манипуляций in vitro
Были созданы модульные наносистемы, чтобы получить визуализационную платформу, состоящую из флуоресцентных кремний-полиэтиденгликолевых (ПЭГ) НЧ, на поверхности которых присутствует пептид CGIYRLRS или CGVYSLRS.

один или несколько флуоресцентных красителей на основе алкоксисиланов; ядро заключено

в мицеллу сополимера Pluronic®F127.
Иными словами, они состоят из полиэтиленгликолевой оболочки, внутри которой находится ядро из диоксида кремния с добавлением красителя.
Полиэтиленгликоль снаружи работает как стандартный полимер для обеспечения малозаметности, способствуя стабильной дисперсии в физиологических условиях и препятствуя поглощению клетками фагоцитарной системы.

гидродинамический диаметр 23 нм, они содержат краситель родамин В (Rhod),

цианин 5 (Cy5) (одноцветные) или оба (двухцветные)

печени пациента в сравнении с образцами нормальной печени и первичного

рака толстой и прямой кишки
Срезы образцов замороженных человеческих тканей инкубировали с контролем (без метки) и с двухцветными (Rhod + Cy5) кремниевыми НЧ с пептидной меткой.
Селективность НЧ оценивали методом конфокальной микроскопии, выявляя специфическое связывание кремниевых НЧ CGIYRLRS- и CGVYSLRS-(Rhod + Cy5) с клетками метастазов печени (рис. 1Б) и проводя сравнение с образцами ткани нормальной печени и толстой кишки, а также первичной опухоли.

облучения на 514 нм (Rhod) и 633 нм (Cy5) и

представляет собой среднее значение для пяти изображений каждой ткани.

Мышам с диабетом без ожирения/тяжелым комбинированным иммунодефицитом, имеющим первичные опухоли

и множественные метастазы в печени, ввели одноцветные кремниевые НЧ (контроль (A, Rhod; Б, Cy5) или НЧ CGIYRLRS (Г, Rhod; Д, Cy5)), двухцветные НЧ (контроль (В) или НЧ CGIYRLRS (Е))
Через 16 ч мышей усыпили, а извлеченные органы сфотографировали на цифровую камеру высокого разрешения, подключенную к флуоресцентному стереомикроскопу.

располагаются очень близко к кровеносным сосудам опухоли

в метастазах кремниевых НЧ (Rhod-Cy5)-CGIYRLRS

Интраоперационно флуоресцентные индикаторы начинают применять

при раке простаты, желудка, мочевого пузыря и яичников. Возможна флуоресцентная визуализация наружных злокачественных образований, а именно немеланомных опухолей кожи; уже разработаны эндоскопические системы флуоресцентной визуализации, предназначенные для применения при раке толстой и прямой кишки.

идентифицированы пептиды с уникальными функциями нацеливания для применения в лечении

опухолей.
Из них CPRECES и CNGRC(однобуквенный аминокислотный код) с высокой селективностью связываются с маркерами эндотелиальных/периваскулярных опухолей аминопептидазами А (APA) и N (APN) соответственно, поэтому они оптимальны для применения в доставке препаратов in vivo через кровяное русло.
Эти два пептида использовали в первом исследовании, целью которого была доклиническая оценка осуществимости доставки нанопрепаратов направленного действия для доксорубицина на моделях нейробластомы первой стадии

некроза опухолей с коротким линкером KY и последующего присоединения к

полиэтиленгликолевым стелс-липосомам, в состав которых входят:
Дистеароилфосфатидилэтаноламинполиэтилен гликоль
гидрогенизированный соевый фосфатидилхолин
холестерин
В такие стелс-липосомы (SL) был инкапсулирован доксорубицин (DXR) для получения наносистем направленного действия CPRECES-SL[DXR] и CNGRC-SL[DXR] соответственно, имеющих размеры 90–115 нм, инкапсуляцию препарата с выходом 95% и показатель связывания пептидов 4 мкг/мкмоль для каждой липосомы.

липосомных препаратов на модельных мышах с нейробластомой
Для проведения фармакокинетических

исследований такие стелс-липосомы были снабжены двойной меткой, что позволило продемонстрировать достаточную стабильность и продолжительное время циркуляции (до 24 ч). Оценку эффективности этих композиций, как в виде одиночных агентов, так и в составе комбинированных препаратов (COMBO), провели на ортотопических моделях, полученных в результате имплантации человеческих клеток нейробластомы в левый надпочечник мышей.
Введение CPRECES-SL[DXR], CNGRC-SL[DXR] или COMBO обеспечивало достоверное увеличение продолжительности жизни по сравнению с введением свободного препарата

опухолями

опухолями

метастазы). Количество (Б) и объем метастазов (В) после лечения.

имело бы максимальный противоопухолевый эффект, но не затрагивало нормальные ткани.

Появление нанопрепаратов может радикально изменить подход к визуализации и лечению рака при условии, что мы идентифицируем обладающие подходящими свойствами биомаркеры.
В действительности, несмотря на то что разработка наноматериалов стремительно развивается, по-прежнему необходимы мишени с более высокой селективностью, чтобы сделать возможным применение ориентированных на пациента методов.
В этойработе обнаружен ряд мишеней и компонентов направленного действия лекарств, которые были проверены доклинически и могут быть использованы для дальнейшей разработки клинических методов.

ПРОТИВООПУХОЛЕВЫХ ПРЕПАРАТОВ

также для исследования доставки препаратов на магнитных наноносителях.

Накопление наночастиц

в опухоли высоко вариабельно в популяции и зависит от биологических факторов, которые во многом остаются неизученными. В последние годы было высказано предположение о возможности использования МРТ для предсказания ответа на терапию наноформулированными препаратами на основе скрининговых данных о накоплении в опухоли магнитно-контрастных диагностикумов.

В статье обсуждаются преимущества и недостатки методов, позволяющих стратифицировать опухоли по степени накопления наночастиц.

внедрение высокоинформативных методов диагностики онкопатологии;
разработка новых препаратов и способов

их доставки в опухоль;
переход к персонализированной медицине.

на животной модели

тогда, когда EPR-эффект (повышенная проницаемость кровеносных сосудов и сниженный лимфатический

дренаж) обеспечивает аккумуляцию необходимой концентрации действующего вещества в опухоли.
Доставка в опухоль может быть улучшена путем:
повышения артериального давления при введении ангиотензина II или коллагеназа-опосредованного разрушения опухолевого матрикса
использования НЧ с адресной доставкой
С фармаэкономической точки зрения, при одинаковой эффективности противоопухолевого препарата в наноформуляции и без нее предпочтение должно отдаваться последнему, так как его себестоимость на несколько порядков ниже (например, стоимость 20 мг доксорубицина составляет 540 р., доксила — 42 300 р.).

в мировой практике отсутствуют клинические алгоритмы индивидуальной оценки EPR- эффекта

и связанной с ним эффективности применения НПП. Однако в последние годы за рубежом запущены доклинические и клинические испытания, направленные на решение указанной проблемы. Далее будут разобраны некоторые из них.

нанопрепаратами
В 2017 г. вышли первые результаты клинического исследования, в котором

для оценки эффективности наноформулированного иринотекана у 13 пациентов с солидными опухолями использовали МРТ-данные о доставке в опухоль МНЧ (ферумокситола). Было показано, что высокие уровни накопления ферумокситола через 1–24 ч после введения коррелировали с уменьшением опухолевых очагов на фоне терапии. Недостаток - значительная разница в физических свойствах диагностических и терапевтических НЧ (в частности, их размер составлял 23 нм и 110 нм соответственно). Проведение интравитальной микроскопии (ИВМ) для оценки фармакокинетики ферумокситола и PGLA-ПЭГ показало различия в скорости и локусах накопления двух типов НЧ с различным размером.

терапии
В исследовании оценивали корреляцию между накоплением в опухоли 64Cu-меченых

HER2- направленных ПЭГ-модифицированных липосом, содержащих доксорубицин, и эффективностью терапии у 19 пациентов с HER2-позитивным метастатическим раком молочной железы.
Детекцию радиоактивно меченных НЧ проводили методом позитронно-эмиссионной и компьютерной томографии. Высокий уровень накопления меченых частиц коррелировал с положительным ответом на терапию.
Но изначально данное исследование было направлено на оценку эффективности лечения рака молочной железы липосомным доксорубицином с трастузумабом в сочетании с циклофосфамидом.
В связи с этим представляется затруднительной интерпретация вклада сопутствующих факторов в результаты эксперимента. Кроме того, объективно оценить применимость подхода не позволяло испытание лишь одной опухолевой модели.

была показана корреляция интенсивности сигнала в опухоли по данным однофотонной

эмиссионной КТ с накоплением препарата в экстрагированных опухолях. Эффективность данного подхода нашла подтверждение в клиническом испытании, где (99m)Tc-меченый липосомный доксорубицин вводили 35 пациентам с мезотелиомой.
Накопление препарата в опухоли коррелировало с ответом на лечение. Однако технические сложности, связанные с использованием радиоактивных материалов, а также отсутствие необходимого оснащения в большинстве лечебно-профилактических учреждений ограничивают трансляционный потенциал данного подхода.

Концептуальные проблемы и технические ограничения, стоящие на пути создания технологии

персонализированной оценки и прогнозирования эффективности доставки НПП:
в качестве диагностических и терапевтических препаратов используют НЧ различной природы;
не исследована возможность того, что введение первой (диагностической) дозы наноформуляции может оказывать влияние на введение второй (терапевтической) дозы;
не исследованы временные изменения EPR-эффекта в одной и той же опухоли, что может определять различия в накоплении первой и второй дозы НЧ;
в большинстве случаев исследования выполнены ретроспективно на небольшой выборке с использованием одного типа опухоли;
исследования не связаны с прямой оценкой EPR- эффекта, а потому не позволяют исключить влияние сопутствующих факторов (например, сопутствующей противоопухолевой терапии).

выполненные в лаборатории с использованием магнитно-контрастных НЧ, показали, что МРТ

может быть использована для оценки степени выраженности EPR- эффекта как для различных опухолевых моделей, так и для различных животных.

На основе полученных данных возможно ранжирование животных на прогностические группы с последующей оценкой терапевтической эффективности нанопрепаратов.

Неоднородность накопления НЧ также может быть связана с эволюцией опухолевых сосудов и изменением архитектоники тканей, что диктует необходимость оценки EPR-эффекта на разных этапах канцерогенеза.

алгоритмов в онкологии представляется перспективной и реалистичной.
Использование современных методов

исследования механизмов, определяющих степень накопления НЧ в опухоли, а также валидация МРТ как скринингового метода на животных моделях послужат основой для последующего внедрения в клиническую практику технологии персонализированной оценки и прогнозирования эффективности доставки НПП.

Пирогова, Ноябрь-Декабрь 2018/06
Адресная доставка лекарственных нанопрепаратов в применении к моделям

рака на доклиническом этапе исследований С. Марчио, Ф. Буссолино
Магнитно-резонансная томография для персонализированной оценки и прогнозирования эффективности доставки наноформуляций противоопухолевых препаратов В.А. Науменко, А.С. Гаранина, С.С. Водопьянов, А.А. Никитин, А.О. Преловская, Е.И. Демихов, М.А. Абакумов, А.Г. Мажуга, В.П. Чехонин
2)Овчинников П.Е., Межелевская Т.А. Нанопрепараты в лечении злокачественных новообразований// https://nauchforum.ru/archive/MNF_nature/8(26)