Targeted delivery of the domestic anticancer drug from the group of aziridine triazines (literature review)

Full Text

Введение

Несмотря на интенсивное развитие биотерапии, химиотерапия остается одним из основных методов лечения онкологических больных. В настоящее время существуют более 100 противоопухолевых лекарственных субстанций [1], кроме того, ежегодно в клиническую практику внедряются новые лекарственные средства и апробируются различные терапевтические режимы, что расширяет возможности терапии и улучшает результаты лечения.

Однако, выраженные побочные эффекты системной химиотерапии существенно ограничивают её потенциальные возможности и значительно ухудшают качество жизни пациентов. Современный уровень понимания биологии рака и технические возможности позволяют значительно увеличить эффективность терапии и повысить качество лечения онкологических больных. Наиболее востребованы технологии выявления микрометастазов и направленной доставки противоопухолевых лекарственных препаратов непосредственно в опухолевые клетки, и, соответственно, необходимо создание многофункциональных носителей диагностического и терапевтического назначения. Для разработки наноформы (адресной системы доставки лекарственных препаратов) используют наночастицы, оптимальный размер которых должен быть 1-100 нм.  Было показано, что наночастицы размером от 10 до 100 нм накапливаются в значительных концентрациях преимущественно в опухолевых тканях благодаря эффекту задержки, ассоциированному с опухолевым ростом [2, 3]. В случае, когда наночастицы несут на себе таргетные молекулы к специфическим опухолевым маркерам, они способны связываться непосредственно с опухолевыми клетками и проникать внутрь. Возможные многочисленные модификации наночастиц позволяют увеличить время их циркуляции, а также контролировать высвобождение терапевтических агентов, что в совокупности способствует уменьшению повреждения здоровых тканей, снижает риск возникновения множественной лекарственной устойчивости, повышает общую эффективность терапии.

Преимущества применения противоопухолевых препаратов в наноформе состоят в более пролонгированном действии лекарственного средства (ЛС), защите их от преждевременной биодеградации, увеличении биодоступности веществ с неоптимальными траспортными свойствами, преодолении биологических барьеров, включая гематоэнцефалический барьер и стенки желудочно-кишечного тракта, направленном транспорте лекарственных средств (ткане- и/или мишень-специфичная доставка), контролируемом высвобождении ЛС (обратный ответ, местная или удаленная активация), поддержании оптимальной терапевтической концентрации лекарственного вещества, уменьшении побочных эффектов и системной токсичности, контроле взаимодействия лекарственного вещества с целевыми биологическими мишенями и результатов лечения на клеточном уровне.

В 90-е годы XX века в НИИ онкологии им. Н.Н. Петрова было продолжено исследование, синтезированного в институте, отечественного противоопухолевого вещества из группы алкилирующих соединений этилениминов – 2,4-бис(1-азиридинил)-6-(2,2-диметил-5-оксиметил-1,3-диоксан-5-ил)амино-1,3,5-триазин. Препарат прошел доклиническое и клиническое изучение и был разрешен для медицинского применения под названием «Диоксадэт» в лекарственной форме – стерильный порошок во флаконах для парэнтерального введения [4, 5].

В данном обзоре литературы приведена основная информация об отечественном противоопухолевом препарате Диоксадэт на сегодняшний день, созданных уже его наноформах, возможностях применения в клинике, а также других основных противоопухолевых нанопрепаратах, внедренных в клиническую практику за последние годы. Исследование проводилось с использованием поисково-информационных (eLibrary, PubMed, CyberLeninka, ResearchGate, Springer, Wiley Online Library, Elsevier) и библиотечных баз данных, а также в Государственном реестре лекарственных средств.

Анализируя арсенал цитотоксических препаратов, следует отметить, что алкилирующие агенты включаются в схемы химиотерапии злокачественных солидных опухолей и гемобластозов. Большинство отечественных и зарубежных исследователей считают их наиболее перспективной группой химиопрепаратов [6-8]. Среди алкилирующих агентов наибольшее распространение получили препараты платины, являющиеся основой стандартных комбинированных схем лечения опухолей, а также гетероциклические соединения.

Замещенные 1,3,5-триазины являются перспективными гетероциклическими соединениями, которые используются в современной медицинской химии при разработке активных фармацевтических субстанций лекарственных средств, применяемых в терапии онкологических заболеваний [9, 10].

Разработанный и изученный в ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова» Минздрава России Диоксадэт, производное этилениминотриазинов, имеет уникальные физико-химические свойства: растворимость в воде и жирах, что позволяет вводить препарат в жировых (в том числе рентгеноконтрастных средах при химиоэмболизации сосудов печени, почек и других органов из расчета на присущий ему выраженный контактный противоопухолевый эффект при злокачественных новообразованиях различных локализаций) и в водных растворах – при опухолевых выпотах в серозные полости [11]. В доклинических сравнительных исследованиях в научной лаборатории химиопрофилактики рака и онкофармакологии ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова» Минздрава России получены данные о выраженном контактном противоопухолевом эффекте Диоксадэта и отсутствии спаечного процесса при внутрибрюшинном введении [12].

В доклинических исследованиях была установлена выраженная противоопухолевая активность препарата на широком спектре перевиваемых опухолей у лабораторных животных, таких как: лимфоидная лейкемия L 1210 (L1210 leukemia), лимфосаркома ЛИО-1, лимфоцитарная лейкемия Р-388, опухоль Эрлиха (Erlich carcinoma), опухоль яичника ОЯ (ovarian carcinoma OC), саркома 180 (саркома Крокера) sarcoma 180 (Kroker sarcoma), саркома 37(sarcoma 37), глиома-35. Опухоли перевивали внутрибрюшинно, подкожно, внутримышечно и интракраниально [13, 14].

Кроме того, в экспериментах по ингибированию роста опухоли in vitro на моделях клеточных линий глиобластомы 5 было также выявлено противоопухолевое действие Диоксадэта [15].

При изучении фармакокинетики диоксадэта установлено, что поведение препарата в организме крыс описывается законами линейной фармакокинетики. Общая картина выведения активности из крови складывается из трех экспонент, быстрая фаза выведения занимает 4-6 часов, период полувыведения равен 222 минутам. Важным и быстрым путем элиминации оказалась экскреция с желчью моно- и диэтаноламмониевого производного диоксадэта – продуктов раскрытия этилениминового кольца  [16].

Диоксадэт, очевидно, в силу своей липофильности, обладает способностью проникать через гематоэнцефалический барьер. Уже через 5 минут после внутрибрюшинного введения крысам, диоксадэт обнаруживался в ткани головного мозга и сохранялся там до 72 часов. В различные сроки после введения удельная активность диоксадэта 14С составляла от 8% до 55% удельной активности в крови. Лечение диоксадэтом мышей и крыс с перевитыми интракраниально лейкемией L1210, глиомой 35 и глиомой 2211 увеличивало продолжительность жизни животных на 26-48% [17].

Изучение острой токсичности диоксадэта показало, что гибель мышей и крыс после введения летальных доз препарата происходила при явлениях адинамии, снижении массы тела, умеренной диареи. На вскрытии обнаруживалось резкое уменьшение вилочковой железы, селезенки, лимфатических узлов. Гистологическое исследование выявило гипоплазию костного мозга, селезенки, лимфатических узлов, умеренные дистрофические изменения в эпителии крипт 12-перстной кишки, дистрофические изменения в печени. Не обнаруживалось патологических изменений в сердечной мышце, лёгких, почках, желудке. LD50 диоксадэта при внутрибрюшинном введении составила у крыс 3,8 мг/кг, у мышей – 10 мг/кг [18].

В результате доклинического изучения диоксадэта на различных видах животных было установлено, что основным дозолимитирующим побочным эффектом препарата является угнетение кроветворения. Диоксадэт подавлял гранулоцито- и лимфопоэз, в меньшей степени – тромбоцитопоэз. Нормализация кроветворения происходила в течение 2-3 недель после прекращения введений препарата. Другие побочные эффекты не носили выраженного характера. У диоксадэта не было выявлено        кардио-, пневмо- и нефротоксичности [19, 20].

В период до 2000 года клинические испытания препарата по II фазе были проведены в 15 онкологических учреждениях у 229 больных с распространенными формами злокачественных новообразований различных локализаций. Диоксадэт применялся в виде монотерапии. Несмотря на то, что все больные были с далеко зашедшими формами злокачественных новообразований и у большинства ранее проводилась химиотерапия, объективный лечебный эффект был достигнут у 15,3% пациентов [11].

Были проведены клинические испытания Диоксадэта в качестве противоопухолевого средства для химиоэмболизации (прицельное введение лекарственного вещества в сосуды, непосредственно питающих опухоль) сосудов при операбельных и распространенных формах рака почки у 97 больных, при первичном раке печени и метастазах в печень колоректального рака у 42 больных. Была доказана эффективность химиоэмболизации с Диоксадэтом в результате увеличения выживаемости больных [5, 12, 21]. В настоящее время сроки действия нормативной и регистрационной документации на Диоксадэт закончились, препарат не производится.

Исследования последних лет в области нанотехнологий внесли в практическую медицину новые инструменты для лечения опухолей. Комплексы на основе наночастиц стали использоваться в качестве селективных опухолеспецифических транспортеров (носителей) для доставки лекарственных препаратов в опухолевый очаг [22-24].

В настоящее время в мировой клинической практике уже применяется несколько видов лечебно-диагностических препаратов на основе высокоспециализированных наноструктур [25]. Они нашли широкое применение для диагностики и химиотерапии злокачественных новообразований, имея ряд значительных преимуществ по сравнению с другими противоопухолевыми агентами. Часто химиотерапия традиционными цитостатическими препаратами влияет, кроме опухолевых клеток, на здоровые, а с помощью наносистем можно уменьшить побочные эффекты, возникающие при ее проведении [26]. Кроме того, системы доставки лекарств на основе нанообъектов имеют контролируемые фармакокинетические параметры, такие как клиренс и объем распределения, снижение токсичности препаратов, повышение растворимости гидрофобных препаратов, повышение стабильности препаратов (белки, пептиды, олигонуклеотиды) и улучшение биосовместимости [27].

Инновационность подхода заключается в создании новых наноформ отечественного противоопухолевого соединения, которые потенциально позволят обеспечить таргетную доставку лекарственного вещества в более высоких цитотоксических дозах к клетке-мишени, увеличат селективность действия, уменьшат токсичность цитостатика в отношении нормальных клеток.

Основным неоспоримым достоинством новой лекарственной наноформы является возможность применения цитотоксических доз химиопрепаратов, которые минуя общий кровоток, тем самым исключат общетоксическое действие на кроветворные и паренхиматозные органы.

Применяемые подходы к введению лекарств в организм человека, основанные на использовании традиционных лекарственных форм, имеют целый ряд существенных недостатков:

1. Повышенный расход лекарственных веществ, вызванный тем, что лекарственное вещество не достигает всех необходимых биологических мишеней или достигает, но в концентрации значительно меньшей по сравнению с необходимой терапевтической.
2. Ненаправленное действие лекарственных веществ, т.е. взаимодействие с нецелевыми биообъектами, часто приводит к побочным эффектам, обусловленным его метаболитами, и к нецелевому, иррациональному расходу лекарственных средств.
3. Возможные выраженные осложнения от проводимого химиотерапевтического лечения могут влиять на весь курс проводимой терапии, задерживая или на определенный период останавливая его.
4. Невозможность поддержания оптимальной терапевтической концентрации лекарственного вещества в течение необходимого времени и, как следствие необходимость частого приема лекарственного препарата.
5. Недостаточная биосовместимость.

Наиболее ярко перечисленные недостатки проявляются при использовании лекарственных средств с выраженным побочным действием. Применение наноформ противоопухолевых препаратов обеспечивает:

1. Пролонгированное действие лекарственного средства.
2. Необходимую биосовместимость.
3. Защиту лекарственного средства от ранней биодеградации.
4. Увеличение биодоступности веществ с неоптимальными транспортными свойствами.
5. Преодоление биологических барьеров, включая гематоэнцефалический и гематоофтальмический барьеры, а также более оптимальное проникновение через стенки желудочно-кишечного тракта.
6. Направленный транспорт лекарственных средств (ткане- и/или мишень-специфичную доставку).
7. Контролируемое высвобождение лекарственного средства (обратный ответ, местная или удаленная активация).
8. Поддержание оптимальной терапевтической концентрации лекарственного вещества.
9. Уменьшение побочных эффектов и системной токсичности.
10. Возможность визуализации очага патологического процесса, контроля взаимодействия лекарственного вещества с целевыми биологическими мишенями и результатов лечения на клеточном уровне.

В настоящее время на мировом фармацевтическом рынке разработаны нанопрепараты, которые применяются в клинике [25, 28] (табл. 1).

Таблица 1. Нанопрепараты, применяемые в клинике.

	Название / Производитель	Наноноситель / Лекарство	Показания	Побочные эффекты
1	Doxil (Caelyx)  (Liposomal doxorubicin) FDA (1995) EMA (1996) Janssen	Липосомы / Доксорубицин	Рак молочной железы, яичника, миелома, саркома Капоши	Длительное применение Doxil® может приводить у женщин к плоскоклеточному раку полости рта
2	Myocet (Liposomal doxorubicin) EMA (2000) Teva UK	Липосомы / Доксорубицин	Рак молочной железы	Относительная нестабильность
3	DaunoXome (Liposomal daunorubicin) FDA (1996) Galen	Липосомы / Даунорубицин	Обусловленная ВИЧ -инфекцией  саркома Капоши	Побочные эффекты со стороны сердца
4	DepoCyt (Liposomal cytarabine) FDA (1999) PACIRA Pharma	Липосомы / Цитарабин	Лейкозы, глиобластома, лимфоматоидный злокачественный менингит	Арахноидит и нейротоксичность
5	Abraxane  (Albumin-bound paclitaxelNanoparticles) FDA (2005) EMA (2008) ABRAXIS Bioscience	Альбумин связывающие наночастицы / Паклитаксел	Метастатический рак молочной железы (вторичный) и метастатический рак поджелудочной железы (первичный)	Неспецифическое связывание паклитаксела с альбумином
6	Genexol-PM South Korea (2007)  Samyang	Полимерные мицеллы / Паклитаксел	Рак молочной железы, легкого, яичников	Нейропатия, миалгия, нейропения
7	Oncaspar FDA (1994) EMA (2016) Sigma Tau	Коньюгат ЛС с полимером /          L - аспарагиназа	Лейкозы	Венозная тромбоэмболия, панкреатит и гипергликемия
8	Onivyde (Merrimack) (Liposomal Irinotecan)  FDA (2015) IPSEN	Липосомы / Иринотекан	Метастатический рак поджелудочной железы (вторичный)	Диарея, тошнота, рвота, нейтропения и фибрильная нейтропения
9	Marqibo (Liposomal Vincristine) FDA (2012) Acrotech	Липосомы / Винкристин	Острый лимфобластный лейкоз с отрицательной филадельфийской хромосомой	Лекарственная токсичность
10	Eligard (Tolmar) (Leuprolide acetate and polymer; PLGH (poly (DL-Lactide-co-glycolide)) FDA (2002) Tolmar Therap	Полимерные наночастицы / Лейпролид Ацетат	Рак предстательной железы	Приливы с последующим недомоганием/усталостью, головокружением, тошнотой, гинекомастия и атрофия яичек.
11	Mepact (Muramyl tripeptide phosphatidyl ethanolamine) EMA (2009) Takeda	Липосомы  /  Мифамуртид	Неметастатическая остеосаркома	Озноб, высокая температура, головная боль, миалгия, усталость
12	Lipusu (Liposomal paclitaxel) EMA (2013) Luye Pharma	Липосомы Паклитаксел	Запущенная стадия рака молочной железы, рак яичников, немелкоклеточный рак легкого	Тошнота, рвота, одышка, периферический неврит
13	Ontak (Denileukin diftitox) FDA (1999) Eisai	Таргетный препарат, содержащий интерлейкин-2 и дифтерийный токсин	Т-клеточная лимфома кожи	Аллергические реакции, астения, тошнота, рвота (приводит к дегидратации у некоторых пациентов) и инфекции
14	Ameluz (5-Aminolevulinic acid) EMA (2011)	Гель, содержащий 5-аминолевулиновую кислоту, натрия бензоат  L-a-фосфатидилхолин и пегилированную липосому	Базально-клеточная карцинома	Преходящая боль и эритема
15	Vyxeos (Liposomal cytarabine: daunorubicin) FDA (2017) EMA (2018) Celator, Pharms	Липосомы / Даунорубицин и цитарабин	Острый миелоидный лейкоз	Фебрильная нейтропения, усталость, пневмония, гипоксия, гипертензия, бактериемия, сепсис
16	Apealea (Polymeric micelles Paclitaxel) EMA (2018)	Полимерные мицеллы / Паклитаксел	Рак яичников, брюшины, маточных труб	Нейтропения, диарея, тошнота, рвота и периферическая нейропатия
17	Pazenir EMA (2019)	Альбумин связывающие наночастицы /  Паклитаксел Порошок для инфузии	Метастатический рак молочной железы, метастатическая аденокарцинома поджелудочной железы, немелкоклеточный рак легкого	Побочное действие на здоровые клетки крови и нервной системы
18	Nano-therm EMA (2013) FDA (2018) MagForce	Fe2O3 Наночастицы суперпарамагнит ные, покрытые аминосиланом	Глиобластома, рак предстательной и поджелудочной железы	Умеренные побочные эффекты

 

Несмотря на большое количество уже созданных нанопрепаратов, это направление продолжает развиваться. В различных центрах мира в настоящее время ряд нанопрепаратов проходят доклинические исследования и различные фазы клинических испытаний. При этом многочисленные исследования показали, что применение таргетных наночастиц в качестве системы доставки лекарства – перспективное направление лечения опухолей человека [25].

Интенсивное развитие систем доставки лекарств на основе микро- и нанотехнологий приводит не только к продлению времени жизни известных лекарственных средств на международном фармацевтическом рынке, но и появлению препаратов с улучшенными фармакологическими и фармакокинетическими свойствами, что существенным образом позволяет расширить границы их использования. Разработка новых эффективных лекарственных форм с применением передовых нанотехнологий имеет все шансы стать одним из приоритетных направлений в области государственной научно-технической и экономической политики, способствуя:

1. Существенному увеличению противоопухолевой активности и снижению токсичности применяемых в клинике препаратов за счет направленной доставки в опухоль, пролонгированного действия, увеличения терапевтической концентрации, преодоления биологических барьеров.
2. Расширению спектра противоопухолевой активности применяемых в клинике препаратов, и более эффективному лечению опухолей, резистентных к химиотерапии.
3. Развитию новых путей химиотерапии: локорегиональная терапия, тераностика.

К наиболее близким аналогам Нанодиоксадэта на рынке на сегодняшний день относят Доксил, Наноксел и Апеалеа (мицеллярный паклитаксел).

Доксорубицин липосомальный (Доксил) для инъекций (2 мг/мл) применяется для лечения саркомы Капоши, рака молочной железы, опухоли яичника и др. солидных опухолей. Проявляет менее выраженное кардиотоксичное, миелотоксичное, нефротоксичное действие, период «полужизни» Доксила в плазме около 45 ч (свободный Д. – 5 мин). Недостаток: вызывает побочный эффект: «кисть-стопа» [29, 30].

Новая мицеллярная форма паклитаксела, зарегистрированная в Европе и Российской Федерации, продемонстрировала лучшую переносимость по сравнению с обычным паклитакселом и с учетом повышения безопасной эффективной дозы до 250 мг/м2, что обеспечивает значительное преимущество в эффективности и выживаемости без прогрессирования [31, 32]. Применение нового паклитаксела, свободного от кремофора EL, актуально при сопутствующих экстрагенитальных заболеваниях (например, при сахарном диабете, неврологическом дефиците), у пожилых пациенток и у больных с аллергическими реакциями, а также иногда в тех случаях, когда необходимо избегать применения дополнительных стероидов. Аналогичные полимерные мицеллярные препараты в настоящее время широко изучаются, а клинические данные показали, что они имеют более длительный период полувыведения, повышенную биодоступность и пониженную токсичность [33]. Например, мицеллярная форма паклитаксела Генексол-PM (Samyang Pharmaceuticals, Южная Корея) на основе блок-сополимера полиэтиленгликоля и молочной кислоты в доклинических испытаниях показала уровень концентрации в опухолевой ткани в 3 раза выше по сравнению с Таксолом® при внутривенном введении и, соответственно, существенно более высокую эффективность на животных моделях рака яичников и молочной железы [34]. Препарат показал отличную противоопухолевую активность и позволил безопасно применять более высокие дозы – до 250 мг/м2 [35].

Возможные основные направления применения нанодиоксадэта.

1. Лечебная интраперитонеальная химиотерапия канцероматоза брюшной полости 1-й, 2-й и последующих линий у больных раком яичника, толстой кишки, желудка и др. первичных опухолей. В России в год канцероматоз брюшной полости выявляется у более, чем 80 тыс. больных [36]. Потенциально большинству этих больных показана интраперитонеальная химиотерапия, которая сегодня практически не проводится, но рассматривается как один из эффективных путей увеличения выживаемости этих тяжелых больных.
2. Адъвантная интраперитонеальная химиотерапия канцероматоза брюшной полости. В России в 2021 году впервые заболели раком яичника 13315 человек, раком ободочной кишки – 41154, раком желудка – 32031; всего – 86500 человек [36]. Высокая летальность отмечается при раке яичников у женщин. В 2020 году во всем мире диагностирован рак яичников у 313959 больных, при этом 207252 женщин умерли от рака яичников [37]. Данные 3 опухоли наиболее часто вызывают канцероматоз брюшной полости. Не менее трети этих больных потенциально нуждаются в адъвантной интраперитонеальной химиотерапии, которая сегодня вообще не проводится, что открывает новое показание для нанопрепарата.

Современные наноформы диоксадэта.

1. Наноформы диоксадэта на основе мезопористых частиц кремнезема.

Одной из перспективных наноформ диоксадэта может быть наноформа на основе мезопористых частиц кремнезема, так как по данным литературы уже сами частицы кремнезема обладают противоопухолевой активностью и нетоксичны [25, 28, 38, 39, 40].

2. Коньюгаты наноалмазов с диоксадэтом и доксорубицином.

В исследовании цитотоксических свойств конъюгатов наноалмазов с противоопухолевыми препаратами (доксорубицин и диоксадэт), проводимых Бердичевским Г.М. установлено, что комплексы детонационных наноалмазов, с Доксорубицином (ДНА−Докс) и Диоксадэтом (ДНА−Диокс) не оказывают воздействия на плазмо- коагуляционный гемостаз, функциональную активность тромбоцитов и мембрану эритроцитов, поскольку обладают хорошей гемосовместимостью [41].

При изучении влияния ДНА−Докс и ДНА−Диокс на функцию митохондрий, а именно: на АТФазную активность F1F0 E. сoli (модель ‒ протеолипосомы) и величину мембранного митохондриального потенциала (модель ‒ культура клеток PANC-1) установлено, что эффект конъюгатов обусловлен присутствием ДНА в их составе. Показано, что ДНА−Докс по сравнению с ДНА−Диокс статистически значимо снижал митохондриальный мембранный потенциал, что, по-видимому, обусловлено ингибирующим эффектом ДНА на АТФазную активность F1F0 E. сoli в совокупности с Докс-зависимой генерацией активных форм кислорода. Понимание роли митохондриальной дисфункции определяет возможность использования митохондрий как мишеней при различного рода воздействиях, что может служить биохимической основой для разработки новых противоопухолевых средств. Установлено, что карбоксилированные ДНА оказывают ингибирующий эффект на активность АТФазы. Обнаружена способность Доксорубицина снижать уровень мембранного потенциала (модель - культура клеток PANC-1), не оказывая при этом влияния на активность АТФазы (модель – протеолипосомы). Показано, что ДНА−Диокс в отличие от ДНА−Докс не влияет на митохондрии [42-43].

На клеточной модели глиобластомы линии T98G показано, что ДНА−Докс и ДНА−Диокс демонстрируют больший цитотоксический эффект на опухолевые клетки при меньшей концентрации доксорубицина и диоксадэта в составе конъюгатов по сравнению со свободными Доксорубицином и Диоксадэтом; при этом цитотоксический эффект ДНА−Диокс статистически значимо превосходил ДНА−Докс при всех изученных концентрациях. Получены данные, что ДНА−Диокс по сравнению с ДНА−Докс обладает максимальной цитотоксичностью по отношению к клеткам глиобластомы Т98G. Большая цитотоксичность при меньшей концентрации Диокс в составе конъюгата по сравнению с индивидуальным препаратом делает перспективным дальнейшие исследования специфической противоопухолевой активности и острой токсичности ДНА−Диокс в моделях глиобластомы in vivo [44].

3. Получение наногелей с Диоксадэтом.

Использование наноконтейнеров для селективной доставки лекарств в организме и диагностики заболеваний уже продолжительное время изучается многими научными коллективами [45]. Многообещающими наноконтейнерами являются наногели − сверхмягкие наночастицы, состоящие из полимерных гидрофильных или амфифильных цепей. Они обладают целым рядом важных свойств: большая ёмкость загрузки, высокая стабильность и чувствительность к небольшим изменениям условий среды, в которой они находятся (pH, ионная сила и температура) Полимерные наногели – новые биоматериалы для доставки лекарств от рака [46-47].

Целью работы по получению наногелей с Диоксадэтом являлся синтез сшитых наногелей на основе блок-сополимера полиэтиленгликоля-б-полиметакриловой кислоты (ПЭГ-б-ПМАК), а также изучение процесса введения внутрь наноконтейнеров противоопухолевого препарата Диоксадэт. В результате работы были синтезированы стабильные наноконтейнеры с высокой степенью загрузки противоопухолевым препаратом Диоксадэт [47].

Наногели, загруженные лекарством, направляются в лизосомы и проявляется избирательная токсичность для раковых клеток [15]. Цитотоксичная активность диоксадэта значительно снизилась после введения в наногели. Наногели сами по себе нетоксичны во всем диапазоне концентраций, используемых для лечения препаратами на основе наногеля.

Исследовалась цитотоксичность свободной и инкапсулированной формы диоксадэта на линиях клеток глиомы (C6, U87) и нормальных (CHO-K1) клетках [15]. Во-первых, на клетках CHO-K1 установлено, что концентрация полумаксимального ингибирования (IC50) увеличиваются с уменьшением pH раствора свободного диоксадэта. Это может быть связано с потерей активности лекарства в кислой среде из-за открытия этилениминовых циклов, ответственных за механизм алкилирования диоксадэта. Во-вторых, анализ цитотоксичности показал меньшую токсичность диоксадэта, загруженного в наноконтейнер, по сравнению с его свободной формой, что можно объяснить медленным высвобождением препарата из контейнера и меньшей дозой препарата, взаимодействующей с клетками. О подобном снижении цитотоксичности сообщили Yokoyama et al. для доксорубицина (1990 г.) и цисплатина (1996 г.) [48, 49]. В целом, IC50 для всех форм диоксадэта, включая свободное лекарственное вещество, в культуре клеток C6 оставалась высокой по сравнению с доксорубицином (Bennis et al., 1994) или цисплатином (Tokunaga et al., 1997) [50, 51].

Этот эффект может быть связан с устойчивостью глиомы С6 к диоксадэту или триазинам вообще. Например, другой алкилирующий агент из семейства триазинов, темозоломид, также обладал гораздо более высоким IC50 для клеточной линии C6 и в то же время демонстрировал гораздо более высокую токсичность в отношении клеток глиомы человека U87 (данные не приведены). Однако следует отметить, что токсичность свободного диоксадэта на клетках глиобластомы U87 была аналогична токсичности доксорубицина (Lu et al., 2012) и цисплатина (Khiati et al., 2011), но менее токсична для неопухолевых CHO-K1  клеток [52, 53]. Кроме того, что этот препарат обладает низкой системной токсичностью и эффективен в отношении клеток глиобластомы человека по сравнению с неопухолевыми клетками, что позволяет считать диоксадэт перспективным химиотерапевтическим препаратом для лечения опухоли головного мозга.

4. Эффективность инкапсулирования диоксадэта в контейнеры, полученные методом ординарной эмульсии.

В настоящее время в качестве систем доставки лекарств, наибольший интерес вызывают частицы на основе биоразлагаемых полимеров, такие как полимерные сферы, мицеллы и полимеросомы. В качестве биоразлагаемых носителей для получения таких частиц наибольшей перспективностью обладают синтетические амфифильные сополимеры алифатических полиэфиров, таких как поли(молочная кислота) (ПМК) или поли(e-капролактон) (ПКЛ) с гидрофильными полимерами [54]. Системы доставки лекарств на основе амфифильных сополимеров характеризуются высокой стабильностью в кровяном русле, биосовместимостью с органами и тканями, а также способностью разлагаться с образованием нетоксичных для организма продуктов. Также использование синтетических биоразлагаемых полимеров в качестве основы для частиц позволяет контролировать физико-химические свойства контейнеров, такие как: размер, свойства поверхности и скорость разложения полимерных носителей [55]. Показано, что частицы на основе биоразлагаемых полимеров сами по себе не токсичны для клеток [56].

В исследовании Синицыной Е. и соавт., проводилась разработка микро- и наночастиц на основе амфифильных блок-сополимеров поли(этиленгликоля) с молекулярной массой 5000 (ПЭГ-5000) с поли(молочной кислотой) ПЭГ-5000-б-ПМК и поликапролактоном ПЭГ-5000-б-ПКЛ, способных эффективно инкапсулировать и контролируемо высвобождать противоопухолевый препарат диоксадэт, а также сравнение полученных контейнеров с носителями на основе гомополимеров ПМК и ПКЛ [54].

Метод одинарной эмульсии позволяет загрузить больше диоксадэта частицами на основе ПМК (мелкая фракция) и ПЭГ-5000-б-ПКЛ (крупная фракция). Для инкапсулирования маленьких доз препарата (1-3 мг) хорошо подходят частицы на основе блок-сополимеров поли(молочной кислоты) с поли(этиленгликолем). Дополнительная стабилизация частиц в водной фазе за счет гидрофильного блока ПЭГ позволяет загружать больше препарата и предотвращать осаждения полимера при использовании больших молекулярных масс. Для загрузки большего количества диоксадэта подходит блок- сополимер ПЭГ-5000-б-ПКЛ. Повышение эффективности инкапсулирования и количества загружаемого препарата по сравнению с ПЭГ-5000-б-ПМК может объясняться для амфифильного сополимера ПЭГ-5000-б-ПКЛ более гидрофобной природой ПКЛ и его полукристаллической структурой, которая позволяет проникать большему количеству препарата в отличие от аморфной структуры ПМК. Для получения частиц из ПКЛ и ПЭГ-5000-б-ПКЛ необходимо использовать полимеры с молекулярной массой менее 30000 Дальтон, так как из-за гидрофобных свойств полимера происходит его осаждение во время образования частиц. В то время как для получения стабильных частиц из ПЭГ-5000-б-ПМК можно использовать полимеры с молекулярной массой до 350000 Дальтон, что способствует повышению количества загружаемого препарата в частицы и является эффективным инструментом для регулирования скорости высвобождения лекарства в систему.

Таким образом, вариация природы полимерного носителя, его молекулярной массы и размера контейнера является эффективным инструментом для достижения желаемой скорости высвобождения. В перспективе, использование комбинации частиц различной природы и разного размера может позволить дозировано высвобождать лекарственный препарат с необходимой скоростью для терапевтического эффекта в соответствующих органах.

 

Заключение

В обзоре литературы приведены данные о разработанных наноформах отечественного противоопухолевого препарата Диоксадэт, что открывает возможности для уменьшения его побочных эффектов и системной токсичности, а также может способствовать поддержанию оптимальной терапевтической концентрации, увеличению времени циркуляции лекарственного вещества в крови и контролю его высвобождения.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии явных и потенциальных конфликтов интересов.

Благодарности 

Работа выполнена в рамках Государственного задания Министерства здравоохранения РФ на 2021-2023 гг. «Разработка новых отечественных противоопухолевых лекарственных препаратов» № 121032300208-8. 

Финансирование.

Исследование проведено без спонсорской поддержки.

About the authors

Dmitrii Al. Kachanov

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Author for correspondence.
Email: Dmitrii.Kachanov@szgmu.ru
ORCID iD: 0000-0003-1528-1899
SPIN-code: 4912-7511
Scopus Author ID: 57753835500

chief of the laboratory, Department of pharmacology and pharmacy 

Russian Federation

Olesya Aleksandrovna Belyaeva

Email: belolesya@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0004-2201-5796
SPIN-code: 1941-4372
Scopus Author ID: 54993582100
ResearcherId: JRW-5944-2023

Alexander Nikolaevich Stukov

Email: stukov2008@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1741-6630
SPIN-code: 4652-8674
Scopus Author ID: 7004016508
ResearcherId: AAA-8606-2020

Grigory Viktorovich Tochilnikov

Email: gr75@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4232-8170
SPIN-code: 4366-6930
Scopus Author ID: 57194493773
ResearcherId: ABD-7003-2020

Andrey Vladislavovich Pavlysh

Email: andrei.pavlysh@szgmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-7617-5822
SPIN-code: 5785-8324
Scopus Author ID: 57973217100

Yuliya Gennadievna Zmitrichenko

Email: zmitrichenko@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9137-9532
SPIN-code: 6122-3450
Scopus Author ID: 57224965741
ResearcherId: HKV-6744-2023

Valery Anatolievich Alexandrov

Email: alexandrov.valeri@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0019-2685
SPIN-code: 5124-5881
Scopus Author ID: 7006723656
ResearcherId: AAB-1780-2020

Tatiana Yurievna Semiglazova

Email: tsemiglazova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4305-6691
SPIN-code: 9773-3759
Scopus Author ID: 8562948700
ResearcherId: R-7110-2016

Aleksey M. Belyaev

National Medical Research Center of Oncology named after N.N. Petrov; North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: bam281060@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5580-4821
SPIN-code: 9445-9473

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, 68 Leningradskaya St., Pesochny, Saint Petersburg, 197758; Saint Petersburg

References