Российский биотерапевтический журнал. 2018; 17: 55-64
Доклиническое изучение препарата «Бактериосенс», предназначенного для фотодинамической терапии злокачественных новообразований, в том числе рака предстательной железы
https://doi.org/10.17650/1726-9784-2018-17-3-55-64Аннотация
Введение. Наиболее перспективными фотосенсибилизаторами, поглощающими в ближнем инфракрасном диапазоне спектра, являются бактериохлорины. Их использование позволяет увеличить эффективность фотодинамической терапии за счет более глубокого проникновения излучения в опухоль.
Цель исследования – доклиническое изучение противоопухолевой фотоиндуцированной активности и биораспределения препарата «Бактериосенс».
Материалы и методы. «Бактериосенс» – препарат на основе мезо-тетра(3-пиридил)бактериохлорина, поглощающий при 747 нм. Фотоиндуцированную цитотоксичность in vitro изучали на опухолевых клетках человека – А549, Hep2, BT-474, MCF-7, SKBR-3, РС3, EJ и мыши – S37, C26, LLC. Исследования in vivo проводили на мышах с опухолями S37, LLC, C26, большого и малого размера.
Результаты. В системе in vitro «Бактериосенс» при оптическом облучении приводил к эффективному подавлению роста опухолевых клеток в культуре (величина ИК50 варьировала от 0,08 мкМ до 1,21 мкМ) и характеризовался отсутствием токсичности без воздействия света. Фотодинамическая терапия с «Бактериосенсом» у мышей с инокулированными опухолями (малого и большого размера) различного генеза, проведенная в эффективном режиме, приводила к регрессии первичного опухолевого узла на 90–100 % при отсутствии рецидива опухоли в течение 90 сут после лечения.
Выводы. «Бактериосенс» является перспективным препаратом для фотодинамической терапии опухолей малого и большого размера, может успешно использоваться в качестве альтернативного, органосохраняющего малоинвазивного метода лечения злокачественных новообразований, в том числе рака предстательной железы.
Список литературы
1. Злокачественные новообразования в России в 2016 году (заболеваемость и смертность). Под ред. А.Д. Каприна, В.В. Старинского, Г.В. Петровой. М.: МНИОИ им. П.А. Герцена – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, 2018. 250 с.
2. Моисеенко Т.Н., Говоров А.В., Прокопович М.А., Пушкарь Д.Ю. Современные представления о радикальном лечении локализованного рака простаты с использованием робот-ассистированной хирургии. Туберкулез и социально значимые заболевания 2014;3:66–71.
3. Мартов А.Г., Пархонин Д.И. Лапароскопическая тазовая лимфаденэктомия при локализованном раке простаты. Российский онкологический журнал 2010;6:39–41.
4. Хмелевский Е.В., Паньшин Г.А., Канчели И.Н., Хорошков В.С. Варианты гипофракционирования протонного буста при местнораспространенном раке простаты. Вопросы онкологии 2012;58(6):787–94.
5. Singh A., Cheedella N.K. S., Shakil S.A. et al. Liver Metastases in Prostate Carcinoma Represent a Relatively Aggressive Subtype Refractory to Hormonal Therapy and Short-Duration Response to Docetaxel Monotherapy. World J. Oncol. 2015;6(1);265–9. DOI: 10.14740/wjon903w. PMID: 29147414.
6. Фомкин Р.Н., Попков В.М., Шатылко Т.В. Альтернативный вариант комбинированного лечения локализованного рака простаты. Бюллетень медицинских Интернет-конференций 2016;6(2):296–300.
7. Аль-Шукри С.Х., Боровец С.Ю., Ры балов М.А., Саидов Р.Б. Современные методы локальной терапии рака предстательной железы. Нефрология 2009;13(3):153–8.
8. Фомкин Р.Н., Попков В.М., Маслякова Г.Н. и др. Роботизированная высокоинтенсивная сфокусированная ультразвуковая аблация в лечении локализованного рака простаты: 7 лет опыта. Бюллетень медицинских Интернет-конференций 2017;7(2):529– 34.
9. Gheewala T., Skwor T., Munirathinam G. Photosensitizers in prostate cancer therapy. Oncotarget 2017;8(18):30524–38. DOI: 10.18632/oncotarget.15496. PMID: 8430624.
10. Кащенко В.А., Распереза Д.В., Творогов Д.А., Добрун М.В. Фотоди намическая терапия: от фундамен тальных исследований к практике. Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta = Вестник Санкт-Петер бургского университета 2015;11(1):5– 12.
11. Zhu T.C., Kim M.M., Liang X. et al. Invivo singlet oxygen threshold doses for PDT. Photonics Lasers Med. 2015;4(1):59–71. DOI: 10.1515/plm-2014–0037. PMID: 25927018.
12. Agostinis P., Berg K., Cengel K.A. et. al. Photodynamic therapy of cancer: an update. CA Cancer J. Clin. 2011;61(4): 250–81. DOI: 10.3322/caac.20114. PMID: 21617154.
13. Barrett T., Davidson S.R., Wilson B.C. et al. Dynamic contrast enhanced MRI as a predictor of vascular-targeted photodynamic focal ablation therapy outcome in prostate cancer post-failed external beam radiation therapy. Can Urol Assoc J. 2014;8(9–10):708–14. DOI: 10.5489/cuaj.2176. PMID: 25408811.
14. Shafirstein G., Bellnier D., Oakley E. et al. Interstitial Photodynamic Therapy – A Focused Review. Cancers (Basel) 2017;9(2):E12. DOI: 10.3390/cancers9020012. PMID: 28125024.
15. Chilakamarthi U., Giribabu L. Photodynamic Therapy: Past, Present and Future. Chem. Rec. 2017;17(8): 775–802. DOI: 10.1002/tcr.201600121. PMID: 28042681.
16. Миронов А.Ф., Грин М.А. Сенсибилизаторы бактериохлоринового ряда: перспективы использования в фотодинамической терапии. Вестник МИТХТ 2006;(4):5–28.
17. Krzykawska-Serda M., Dąbrowski J.M., Arnaut L.G. et al. The role of strong hypoxia in tumors after treatment in the outcome of bacteriochlorinbased photodynamic therapy. Free Radic. Biol. Med. 2014;73:239–51. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed. 2014.05.003. PMID: 24835769.
18. Патент РФ на изобретение № 2549953/10.05.2015, Бюл. № 13. Макарова Е.А., Якубовская Р.И., Ворожцов Г.Н. и др. Фотосенсибилизатор для фотодинамической терапии [Электронный ресурс]. URL: http://www1.fips.ru/fips_servl/fips_servlet
19. American Type Culture Collection (ATCC) [Электронный ресурс]. URL: https://www.lgcstandards-atcc.org/?geo_country=ru
20. Институт цитологии РАН. Коллекция культур клеток позвоночных [Электронный ресурс]. URL: http://www.cytspb.rssi.ru/rkkk/rkkk_ru.htm.
21. Якубовская Р.И., Казачкина Н.И., Кармакова Т.А. и др. Методические рекомендации по изучению фотоиндуцированных противоопухолевых свойств лекарственных средств. В кн.: Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Под ред. А.Н. Миронова и др. М.: Гриф и К, 2012:657–71.
Russian Journal of Biotherapy. 2018; 17: 55-64
Preclinical trial of Bacteriosens used for the photodynamic therapyof malignant tumors, including prostate cancer
https://doi.org/10.17650/1726-9784-2018-17-3-55-64Abstract
Introduction.Bacteriochlorins are the most promising photosensitizers absorbing in the near-infrared spectral region. Their use can enhance the efficiency of photodynamic therapy due to the deeper penetration of radiation into the tumor.
Objective to conduct a preclinical study of the photoinduced antitumor activity and biodistribution of Bacteriosens.
Materials and methods.Bacteriosens is a preparation based on meso-tetra(3-pyridyl)bacteriochlorin absorbing at 747 nm. Photoinduced cytotoxicity was investigated in vitro using human tumor cells: A549, Hep 2, BT-474, MCF-7, SK-BR-3, PC3, and EJ and murine tumor cells: S37, C26, and LLC. In vivo studies were performed in mice with large and small tumors (S37, LLC, and C26).
Results.In vitro investigation show that bacteriosens during optical irradiation led to the effective suppression of tumor cell growth in culture (the IC50 value varied from 0,08μМ to 1,21 μМ) and had no toxicity without exposure to light. The effective photodynamic therapy regimen using Bacteriosens in mice with inoculated small and large tumors of different genesis resulted in regression of a primary tumor node on 90–100 % of the animals in the absence of tumor recurrence within 90 days after treatment.
Conclusion.Bacteriosens is a promising agent for the photodynamic therapy of small and large tumors; it can be successfully used as an alternative, organ-sparing minimally invasive treatment for malignant tumors, including prostate cancer.
References
1. Zlokachestvennye novoobrazovaniya v Rossii v 2016 godu (zabolevaemost' i smertnost'). Pod red. A.D. Kaprina, V.V. Starinskogo, G.V. Petrovoi. M.: MNIOI im. P.A. Gertsena – filial FGBU «NMITs radiologii» Minzdrava Rossii, 2018. 250 s.
2. Moiseenko T.N., Govorov A.V., Prokopovich M.A., Pushkar' D.Yu. Sovremennye predstavleniya o radikal'nom lechenii lokalizovannogo raka prostaty s ispol'zovaniem robot-assistirovannoi khirurgii. Tuberkulez i sotsial'no znachimye zabolevaniya 2014;3:66–71.
3. Martov A.G., Parkhonin D.I. Laparoskopicheskaya tazovaya limfadenektomiya pri lokalizovannom rake prostaty. Rossiiskii onkologicheskii zhurnal 2010;6:39–41.
4. Khmelevskii E.V., Pan'shin G.A., Kancheli I.N., Khoroshkov V.S. Varianty gipofraktsionirovaniya protonnogo busta pri mestnorasprostranennom rake prostaty. Voprosy onkologii 2012;58(6):787–94.
5. Singh A., Cheedella N.K. S., Shakil S.A. et al. Liver Metastases in Prostate Carcinoma Represent a Relatively Aggressive Subtype Refractory to Hormonal Therapy and Short-Duration Response to Docetaxel Monotherapy. World J. Oncol. 2015;6(1);265–9. DOI: 10.14740/wjon903w. PMID: 29147414.
6. Fomkin R.N., Popkov V.M., Shatylko T.V. Al'ternativnyi variant kombinirovannogo lecheniya lokalizovannogo raka prostaty. Byulleten' meditsinskikh Internet-konferentsii 2016;6(2):296–300.
7. Al'-Shukri S.Kh., Borovets S.Yu., Ry balov M.A., Saidov R.B. Sovremennye metody lokal'noi terapii raka predstatel'noi zhelezy. Nefrologiya 2009;13(3):153–8.
8. Fomkin R.N., Popkov V.M., Maslyakova G.N. i dr. Robotizirovannaya vysokointensivnaya sfokusirovannaya ul'trazvukovaya ablatsiya v lechenii lokalizovannogo raka prostaty: 7 let opyta. Byulleten' meditsinskikh Internet-konferentsii 2017;7(2):529– 34.
9. Gheewala T., Skwor T., Munirathinam G. Photosensitizers in prostate cancer therapy. Oncotarget 2017;8(18):30524–38. DOI: 10.18632/oncotarget.15496. PMID: 8430624.
10. Kashchenko V.A., Raspereza D.V., Tvorogov D.A., Dobrun M.V. Fotodi namicheskaya terapiya: ot fundamen tal'nykh issledovanii k praktike. Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta = Vestnik Sankt-Peter burgskogo universiteta 2015;11(1):5– 12.
11. Zhu T.C., Kim M.M., Liang X. et al. Invivo singlet oxygen threshold doses for PDT. Photonics Lasers Med. 2015;4(1):59–71. DOI: 10.1515/plm-2014–0037. PMID: 25927018.
12. Agostinis P., Berg K., Cengel K.A. et. al. Photodynamic therapy of cancer: an update. CA Cancer J. Clin. 2011;61(4): 250–81. DOI: 10.3322/caac.20114. PMID: 21617154.
13. Barrett T., Davidson S.R., Wilson B.C. et al. Dynamic contrast enhanced MRI as a predictor of vascular-targeted photodynamic focal ablation therapy outcome in prostate cancer post-failed external beam radiation therapy. Can Urol Assoc J. 2014;8(9–10):708–14. DOI: 10.5489/cuaj.2176. PMID: 25408811.
14. Shafirstein G., Bellnier D., Oakley E. et al. Interstitial Photodynamic Therapy – A Focused Review. Cancers (Basel) 2017;9(2):E12. DOI: 10.3390/cancers9020012. PMID: 28125024.
15. Chilakamarthi U., Giribabu L. Photodynamic Therapy: Past, Present and Future. Chem. Rec. 2017;17(8): 775–802. DOI: 10.1002/tcr.201600121. PMID: 28042681.
16. Mironov A.F., Grin M.A. Sensibilizatory bakteriokhlorinovogo ryada: perspektivy ispol'zovaniya v fotodinamicheskoi terapii. Vestnik MITKhT 2006;(4):5–28.
17. Krzykawska-Serda M., Dąbrowski J.M., Arnaut L.G. et al. The role of strong hypoxia in tumors after treatment in the outcome of bacteriochlorinbased photodynamic therapy. Free Radic. Biol. Med. 2014;73:239–51. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed. 2014.05.003. PMID: 24835769.
18. Patent RF na izobretenie № 2549953/10.05.2015, Byul. № 13. Makarova E.A., Yakubovskaya R.I., Vorozhtsov G.N. i dr. Fotosensibilizator dlya fotodinamicheskoi terapii [Elektronnyi resurs]. URL: http://www1.fips.ru/fips_servl/fips_servlet
19. American Type Culture Collection (ATCC) [Elektronnyi resurs]. URL: https://www.lgcstandards-atcc.org/?geo_country=ru
20. Institut tsitologii RAN. Kollektsiya kul'tur kletok pozvonochnykh [Elektronnyi resurs]. URL: http://www.cytspb.rssi.ru/rkkk/rkkk_ru.htm.
21. Yakubovskaya R.I., Kazachkina N.I., Karmakova T.A. i dr. Metodicheskie rekomendatsii po izucheniyu fotoindutsirovannykh protivoopukholevykh svoistv lekarstvennykh sredstv. V kn.: Rukovodstvo po provedeniyu doklinicheskikh issledovanii lekarstvennykh sredstv. Pod red. A.N. Mironova i dr. M.: Grif i K, 2012:657–71.
