Главная страница
Навигация по странице:

  • Семиглазов Владимир Федорович

  • Палтуев

  • Семиглазов

  • Дашян Гарик Альбертович

  • Бессонов

  • Пеньков Константин

  • Васильев

  • ФАРМАТЕКА

    		•

    Нанотехнологии в диагностике и лечении


    Скачать 397.29 Kb.
    НазваниеНанотехнологии в диагностике и лечении
    Дата12.09.2022
    Размер397.29 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файла11111.docx
    ТипДокументы
    #672963


    пРоблЕМА


    НАНОТЕХНОЛОГИИ В ДИАГНОСТИКЕ И ЛЕЧЕНИИ


    ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ

    В.Ф.Семиглазов1,Р.М.Палтуев1,В.В.Семиглазов2,Г.А.Дашян1,

    А.А.Бессонов1,К.Д.Пеньков1,А.Г.Васильев1

    1ФГУ“НИИонкологииим.Н.Н.Петрова”Росмедтехнологий,Санкт-Петербург

    2СПбГМУим.Акад.И.П.Павлова,Санкт-Петербург

    Введение


    Нанобиотехнология, в рамках которой разрабатывается биомеди- цинское применение систем, имею- щих наноразмеры, – активно разви- вающаяся область нанотехнологии. Наноматериалы размером от 1 до 1000 нм предоставляют возможность уникаль- ного взаимодействия с биологически- ми системами на молекулярном уров- не. Методы нанобиотехнологии могут быть использованы при обнаружении, диагностике и лечении рака, что при- вело к образованию новой дисципли- ны – наноонкологии [1, 2]. Возможность применения наночастиц разрабаты- вается для визуализации опухоли invivo, биомолекулярного профилирова- ния биомаркеров опухолевого роста и таргетной доставки препаратов. Эти методики, основанные на нанотехно- логии, могут широко применяться в онкологии.

    Хорошо известно, что рак молочной железы (РМЖ) может экспрессировать белковые биомаркеры, например ре- цепторы эстрогенов и прогестерона, на основании наличия которых планиру- ется лечение заболевания. Применение полупроводниковых флуоресцентных нанокристаллов, используемых в каче- стве квантовых точек различных раз- меров и с разным спектром излучения с целью визуализации антител, позво- ляет одновременно классифицировать и точно определять количество этих таргетных белков в одной опухолевой

    секции [3]. Использование золото- содержащих наночастиц (например, зондов Raman) обеспечивает опреде- ление качественной и количественной характеристики нескольких протеинов в одной секции опухоли. Это позволя- ет планировать специфическую про- тивоопухолевую терапию, основываясь на индивидуальном белковом профиле конкретного пациента [4]. Возможность обнаружения нескольких молекуляр- ных мишеней одновременно в образцах опухоли позволяет определить характер связи между продуктами гена и про- теинами в режиме реального времени [5]. Кроме того, эффекты индивидуа- лизированного лечения, основанные на экспрессии таргетных протеинов, могут проверяться до и после лечения, что позволяет быстро оценивать эффектив- ность таргетной терапии.

    Нанотехнологические методы (например, применение наноконсолей и нанозондов) активно исследуются с целью применения их для диагно- стики опухолевого процесса [6], т. к. наночастицы, объединенные с раково- специфическими таргетными лиганда- ми могут использоваться для раннего обнаружения опухолей, что обеспечи- вает своевременное вмешательство с использованием химиопревентивного агента, а также выявление отдален- ных метастазов [7]. Многообещающие результаты получены при использо- вании сверхмагнитных наночастиц с металлическим ядром, биоконъюгиро-

    ванных с антителами против HER2/ neu при одновременной визуализации опухоли и таргетном терапевтическом воздействии invivo[8].

    Изучается несколько нанотехноло- гических подходов, направленных на улучшение доставки химиотерапевти- ческих агентов к опухолевым клеткам с целью минимизации токсических эффектов препаратов на здоровые ткани при сохранении противоопухо- левой эффективности. Доксорубицин был соединен с липосомальной систе- мой доставки в комплекс, наночастицы которого сохраняли эффективность, но при этом токсическое действие препарата на миокард было снижено [9, 10]. Одна из таких систем достав- ки (липосомальный доксорубицин с ковалентно присоединенным полиэ- тиленгликолем – пегилированный липосомальный доксорубицин, ПЛД) одобрена для лечения рефрактерного рака яичников и саркомы Капоши в США. Наночастицы связанного аль- бумином паклитаксела (NAB) также более эффективны по сравнению с традиционной формой растворенного в касторовом масле паклитаксела при большей безопасности применения [11, 12]. Препарат утвержден в США для лечения метастатического РМЖ.

    Конкурентная визуализация и таргетная терапия


    Как было сказано выше, наночасти- цы могут быть соединены с лиганда-

    ми, обладающими различным аффи- нитетом, и использоваться как сред- ства контрастирования, что позволяет визуализировать структуры доклеточ- ного уровня in vivo. Наночастицы, объ- единенные с таргетными антителами, одновременно могут быть использова- ны для диагностики и противоопухоле- вого лечения. Предварительные иссле- дования in vitro и in vivo продемонстри- ровали большой потенциал данного метода [8, 13, 14]. В одной из методик для конъюгации таргетных лигандов с наночастицами (анти-HER2/neu анти- тела с модифицированной металличе- ской наночастицей для формирования нанооболочки) [15] используют био- тин и стрептавидин в качестве средств объединения. Конструкция состоит из сферического диэлектрического ядра наночастицы, сделанного из крем- ния и окруженного тонкой золотой оболочкой. Эти нанооболочки, излу- чающие околоинфра-красный спектр, превращают свет в тепловую энергию и используются для термальной аблации опухоли. Тепловая индукция после экспозиции в околоинфракрасном

    спектре почти в миллион раз эффек- тивнее по сравнению с молекулами- красителями [15].

    Ito A. и соавт. [13] после проведе- ния биоконъюгации с анти-HER2- антителами смогли пометить маг- нитными наночастицами HER2/neu- позитивнуюклеточнуюлиниюSK-BR-3 РМЖ. После экспозиции в околоин- фракрасном спектре эти нанозаряды вызывали гипертермию со средним значением температуры значительно выше значений, вызывающих необра- тимые изменения, приводящие к гибе- ли клеток. Таким образом, таргетные нанозаряды могут использоваться для достижения локализованной необра- тимой фототермальной аблации опу- холевой ткани РМЖ invivo.

    Наночастицы могут применяться и с целью туморселективной доставки противоопухолевых агентов для уси- ления эффекта поражения опухолевых клеток при условии защиты здоровых тканей от воздействия цитотоксиче- ских агентов и снижения системных токсических эффектов. Было проведе- но множество доклинических исследо-

    ваний по использованию наночастиц как средств таргетной терапии в онко- логии. Некоторые из этих идей уже нашли клиническое применение.

    липосомальные антрациклины


    Антрациклины остаются одними из наиболее активных агентов, применяе- мых для лечения РМЖ [16], и широко используются в лечении всех стадий заболевания. Однако использование антрациклинов ограничено кардиоток- сическими эффектами, проявляющи- мися при достижении высокой куму- лятивной дозы. Трастузумаб – моно- клональное антитело к HER2/neu, улучшил качество лечения агрессив- ной формы РМЖ [17, 18], однако его применение также ограничено риском кардиотоксического эффекта, про- являющегося почти исключительно у пациенток, ранее получавших лечение антрациклинами [17]. Липосомальные формы антрациклинов были разрабо- таны с целью повышения терапевтиче- ского индекса по сравнению с тради- ционными формами при сохранении широкой противоопухолевой активно-




    сти. Три липосомальных антрацикли- на, представленных наночастицами размером около 100 нм, исследуются с целью применения при РМЖ: липосо- мальный даунорубицин, одобренный в США для лечения саркомы Капоши; липосомальный доксорубицин, кото- рый в комбинации с циклофосфами- дом утвержден для лечения метастати- ческого РМЖ в Европе; ПЛД (c при- соединенным полиэтиленгликолем), утвержденный в США для лечения как саркомы Капоши, так и рефрактерного рака яичников.

    Как липосомальный доксоруби- цин, так и ПЛД прошли сравнение со стандартной формой доксорубицина в качестве первой линии терапии у боль- ных метастатическим РМЖ [9, 10]. Включенные в исследование 297 боль- ных с метастатическим РМЖ, ранее не получавших никакого химиотера- певтического лечения, были рандо- мизированы к получению 60 мг/м2 липосомального доксорубицина или 60 мг/м2 стандартного доксорубицина в сочетании с 600 мг/м2 циклофосфа- мида каждые 3 недели до прогресси- рования заболевания или появления неприемлемых токсических эффектов. Эффективность терапии в двух груп- пах существенно не различалась (ответ на лечение 43 и 43 %, среднее время до прогрессирования – 5,1 против 5,5 месяца, медиана выживаемости – 19 против 16 месяцев) [9]. Однако кар- диотоксический эффект наблюдался у значительно меньшего числа больных, получавших липосомальный доксору- бицин (6 против 21 %, р = 0,0001) [9]. Таким образом, вероятность кар- диотоксического эффекта у больных, получающих липосомальный доксору- бицин, в 3,5 раза ниже по сравнению с пациентками, получающими препарат в стандартной форме.

    ПЛД (50 мг/м2 каждые 4 недели) сравнивали со стандартным доксоруби- цином (60 мг/м2 каждые 3 недели) у 509 больных метастатическим РМЖ [19]. Оба препарата продемонстрировали одинаковую эффективность с частотой ответа в 33 и 38 % соответственно и временем до прогрессирования 6,9 и 7,8 месяца соответственно [10]. Риск развития кардиотоксического эффек- та был существенно ниже у пациен-

    ток, получавших ПЛД (в пропорции 3 : 16; р < 0,001). Нейтропения и гастро- интестинальные токсические эффекты чаще отмечались у больных, получав- ших доксорубицин, в то время как ладонно-подошвенный синдром чаще наблюдался при применении ПЛД.

    Липосомальный доксорубицин исследовали в комбинации с трасту- зумабом в клинических исследовани- ях I–II фаз у больных метастатиче- ским РМЖ. При этом ответ на лечение достигал 59 %, несмотря на то что пациентки могли получать трастузу- маб ранее. Кардиотоксический эффект проявился у двух больных, при этом они ранее получали доксорубицин в стандартной форме [20]. Антрацикли- ны высокоэффективны при HER2/ neu-положительном РМЖ [17], поэто- му применение комбинации липосо- мальных форм препарата с трастузума- бом имеет большие перспективы.

    NAB-паклитаксел


    Таксаны (паклитаксел и доцетаксел) относятся к числу наиболее важных терапевтических препаратов в лечении солидных опухолей и широко исполь- зуются на всех стадиях РМЖ. Оба пре- парата обладают сильными гидрофоб- ными свойствами, поэтому нуждаются в синтетических средствах доставки (полиэтилированное касторовое масло для паклитаксела и полисорбат-этанол для доцетаксела). Токсические эффек- ты имеются у обоих препаратов и во многом связаны с синтетическими средствами доставки, а не с самими химиотерапевтическими средствами [21,22]. Несколько новых лекарствен- ных форм таксанов были разработаны с целью ослабления их токсического действия. NAB-паклитаксел – нано- частица с ядром, содержащим пакли- таксел, окруженный альбумином (наиболее подходящей оболочкой для гидрофобной молекулы), продемон- стрировал высокую эффективность при лечении РМЖ.

    Доклинические исследования пока- зали, что NAB-паклитаксел способен лучше проникать в ткань опухоли по сравнению со стандартными формами паклитаксела [23]. В исследовании II фазы, в которое были включены 63 больных метастатическим РМЖ, ответ

    на лечение NAB-паклитакселом в дозе 300 мг/м2 каждые 3 недели был проде- монстрирован в 48 % случаев.

    В исследовании III фазы [10] про- водили сравнение NAB-паклитаксела со стандартной формой этого таксана. Четыреста шестьдесят больных мета- статическим РМЖ, ранее не получав- ших таксаны, были рандомизированы к получению NAB-паклитаксела или паклитаксела на основе касторового масла 1 раз в три недели до появ- ления признаков прогрессирования. Общий ответ на лечение был значи- тельно выше у больных, получавших NAB-паклитаксел вне зависимости от линии терапии (33 против 19 %; р = 0,001). Время до прогрессиро- вания было значительно большим в группе NAB-паклитаксела (23 против 17 недель; р = 0,006) [10], хотя общая выживаемость достоверно не разли- чалась (р = 0,374). В группе больных, получавших NAB-паклитаксел, отме- чена лучшая переносимость препара- та. Реакций гиперчувствительности отмечено не было, хотя пациентки, лечившиеся NAB-паклитакселом, до включения в исследование не полу- чали никаких лекарственных средств. Нейтропения IV степени отмечалась значительно реже, а нейропатия III степени – значительно чаще у боль- ных, получавших NAB-паклитаксел, по сравнению с пациентками, лечив- шимися стандартной формой таксана (р < 0,001).

    В другом исследовании [24] NAB- паклитаксел назначали с недельным перерывом больным метастатическим РМЖ, ранее получавшим многоком- понентное лечение. Ответ на лечение наблюдался у пациенток, ранее полу- чавших паклитаксел, доцетаксел или оба препарата. При таком режиме тера- пии частота нейропатии снижалась.

    Таким образом, паклитаксел в форме наночастиц имеет преимуще- ства перед стандартной формой пре- парата за счет снижения токсических эффектов, отсутствия необходимости в премедикации и более высокой эффек- тивности.

    Фторурацил (ФУ), загруженный в наночастицы PEG-PBLG (ФУ/PEG- PBLG), продемонстрировал улучшен- ные фармакокинетические характери-

    стики, включая постоянное высвобож- дение препарата, увеличенный период полужизни и повышенное сродство к опухолевой ткани. In vivo наночасти- цы ФУ/PEG-PBLG показали хоро- шую противоопухолевую активность в отношении ксенографтов рака обо- дочной кишки и плоскоклеточной кар- циномы рта. Система доставки PEG- PBLG может эффективно ослаблять побочные эффекты ФУ и увеличивать его терапевтический индекс.

    Таргетная доставка тамоксифена


    Примерно в 75 % случаев РМЖ отмечается экспрессия рецепторов сте- роидных гормонов. Примерно у 50 % больных с такой экспрессией воз- можна эффективная гормонотерапия. Тамоксифен остается препаратом, который широко используется при всех стадиях РМЖ как в пре-, так и в постменопаузе. Препарат подверга- ется значительным метаболическим воздействиям, препятствующим его попаданию в ткань опухоли, что может нивелировать его эффект. Shenoy D.B. и Amiji M.M. [25] разработали несущую тамоксифен полимерную наночастицу, способную усиливать проникновение препарата в ткань опухоли. Используя ксенографтную модель РМЖ человека, они продемонстрировали значительно большее накопление тамоксифена в

    ткани опухоли у мышей, получавших тамоксифен-несущие наночастицы, по сравнению с мышами, которым стандартный препарат вводили вну- тривенно. Использование наночастиц в качестве переносчиков тамоксифена способствует улучшению проникно- вения препарата в опухолевые ткани, его более селективному воздействию и, следовательно, ослаблению ток- сических эффектов лекарственных средств.

    Заключение


    Биологическое применение наноча- стиц – быстроразвивающаяся область нанотехнологии, открывающая новые возможности в диагностике и лечении злокачественных новообразований человека. В целях диагностики рака флуоресцентные наночастицы могут использоваться для многокомпонент- ного одномоментного профилирова- ния биомаркеров опухоли и обнаруже- ния различных генов, а также матрик- сной РНК методом флуоресцентной insitu гибридизации. В ближайшем буду- щем использование объединенных наночастиц позволит одновременно определять по меньшей мере 10 онко- белков в крошечной секции опухо- ли. Это создаст почву для развития методики определения индивидуаль- ного протеомного профиля опухоли. Супермагнитные наночастицы могут

    эффективно использоваться в целях контрастирования для обнаружения рака in vivo, а также для контроля про- водимого лечения. Несколько химио- терапевтических агентов уже испыта- ны в форме наночастиц и имеют по крайней мере эквивалентную эффек- тивность при меньшей токсичности по сравнению с традиционными фор- мами. В скором времени использова- ние наночастиц позволит прицельно воздействовать на опухоль, доставляя лекарственные средства уникальным образом.

    На основании данных, полученных с помощью наночастиц, может пла- нироваться адекватное лечение. При помощи наночастиц-меток можно сравнивать экспрессию гена и кодиру- емого им протеина в опухоли. Быстро развивается область применения нано- частиц для визуализации опухолево- го процесса in vivo с одновременным целенаправленным воздействием на опухолевые антигены (мишени).

    Применение наночастиц – это новый метод таргетного воздействия, повышающий эффективность и сни- жающий токсичность как существую- щих, так и новых противоопухолевых препаратов. Ожидается, что в ближай- шем будущем внедрение нанотехноло- гий приведет к революционным изме- нениям не только в онкологии, но и в медицине в целом.



    1. JainK.Nanotechnologyinclinicallaboratorydiagnostics.ClinChimActa2005;358:37–54.

    2. Ferrari M. Cancer nanotechnology: opportu-nities and challenges. Nat Rev Cancer 2005;5:161–71.

    3. Yezhelyev M, Morris C, Gao X, et al. Multipleprofi ling of human breast cancer cell lines withquantum dots–Ab conjugates. Proc Am AssocCancerRes2005;46:510(abstr).

    4. Jain K. Personalised medicine for cancer: fromdrug development into clinical practice. ExpertOpinPharmacother2005;6:1463–76.

    5. ChanP,YuenT,RufF,etal.Methodformulti-plexcellulardetectionofmRNAsusingquantumdot fl uorescent in situ hybridization. NucleicAcidsRes2005;33:161.

    6. FortinaP,KrickaLJ,SurreyS,etal.Nanobiotechnology: the promise and realityofnewapproachestomolecularrecognition.



    лИТЕРАТУРА


    TrendsBiotechnol2005;23:168–73.

    1. Gao X, Cui Y, Levenson RM, et al. In vivo cancertargetingandimagingwithsemiconductorquan-tumdots.NatBiotechnol2004;22:969–76.

    2. ArtemovD,MoriN,OkollieB,etal.MRmolecu-larimagingoftheHer-2/neureceptorinbreastcancer cells using targeted iron oxide nanopar-ticles.MagnResonMed2003;49:403–8.

    3. Batist G, Ramakrishman G, Rao CS, et al.Reducedcardiotoxicityandpreservedantitumorefficacyofliposome-encapsulateddoxorubi-cin and cyclophosphamide compared with con-ventionaldoxorubicinandcyclophosphamideinarandomized,multicentertrialofmetastaticbreastcancer.JClinOncol2001;19:1444–54.

    4. O’Brien ME, Wigler N, Inbar M, et al. Reducedcardiotoxicity and comparable effi cacy in aphase III trial of pegylated liposomal doxo rubi-cinHCL(Caelyxtm/DoxilR)versusconventional


    doxorubicin for fi rst-line treatment of metastat-icbreastcancer.AnnOncol2004;15:440–49.

    1. Gradishar WJ, Tjulandin S, Davidson N, et al.Phase III trial of nanoparticle albumin-boundpaclitaxel compared with polyethylated castoroil-based paclitaxel in women with breast can-cer.JClinOncol2005;23:7794–803.

    2. Ibrahim NK, Samuels B, Page R, et al. Multicenterphase II trial of ABI-007, an albumin-boundpaclitaxel,inwomenwithmetastaticbreastcan-cer.JClinOncol2005;23:6019–26.

    3. Ito A, Shinkai M, Honda H, Kobayashi T. Medicalapplication of functionalized magnetic nanopar-ticles.JBiosciBioeng2005;100:1–11.

    4. WeisslederR,HahnPF,StarkDD,etal.Superparamagnetic iron oxide: enhanced detec-tion of focal splenic tumors with MR imaging.Radiology1988;169:399–403.

    5. HirschLR,StaffordRJ,BanksonJ,etal.Nanoshell-




    mediatednearinfraredthermaltherapyoftumorsunder magnetic resonance guidance. Proc NatlAcadSciUSA2003;100:13549–54.

    1. VogelCL,CobleighMA,TripathyD,etal. Effi cacy and safety of trastuzumab as asingle agent in fi rst-line treatment of HER2-overexpressing metastatic breast cancer. J ClinOncol2002;20:719–26.

    2. Slamon DJ, Leyland-Jones B, Shak S, et al.Use of chemotherapy plus a monoclonal anti-body against HER2 for metastatic breast can-cer that overexpresses HER2. N Engl J Med2001;344:783–92.

    3. RomondEH,PerezEA,BryantJ,etal.Trastuzumab plus adjuvant chemotherapy foroperableHER2-positivebreastcancer.NEnglJMed2005;353:1673–84.

    4. SparanoA,MakhsonAN,SemiglazovV.F.etal.

    Pegylated Liposomal Doxorubicin Plus DocetaxelSignificantly Improves Time to Progressionwithout Additive Cardiotoxity Compared WithDocetaxelMonotherapyinPatientsWithAdvanced Breast Cancer Previously Treated WithNeoadjuvant-AdjuvantAntracyclineTherapy:Results From a Randomized Phase III Study. JClinOncol2009;27(27):4522–29.

    1. TheodoulouM,CamposSM,BatistG,etal.TLCD99(Myocet)andHerceptinissafeinadvancedbreast cancer: fi nal cardiac safety and efficacy analysis. Proc Am Soc Clin Oncol 2002;21:55a(abstr).

    2. GelderblomH,Verweij,Nooter,K,etal.CremaphorEL:Thedrawbacksandadvantagesof vehicle selection for drug formulation. Eur JCancer2001;37:1590–98.

    3. WeissRB,DonehowerRC,WiernikPH,etal.

    HypersensitivityreactionsfromTaxol.JClinOncol1990;8:1263–68.

    1. Sparreboom A, Scripture CD, Trieu V, et al.Comparative preclinical and clinical pharmacoki-netics of a cremophor-free, nanoparticle albu-min-bound paclitaxel (ABI-007) and paclitaxelformulated in Cremophor (Taxol). Clin CancerRes2005;11:4136–43.

    2. O’Shaughnessy JA, Blum JL, Sandbach JF, etal.Weeklynanoparticlealbuminpaclitaxel(Abraxane) results in long-term disease con-trol in patients with taxane-refractory meta-static breast cancer. Breast Cancer Res Treat2004:88:S65(abstr1070).

    3. Shenoy DB, Amiji MM. Poly(ethylene oxide)-modifiedpoly(epsilon-caprolactone)nanopar-ticlesfortargeteddeliveryoftamoxifeninbreastcancer.IntJPharm2005;293:261–70.


    Информация об авторах: Семиглазов_Владимир_Федорович'>Семиглазов Владимир Федорович – член-корр. РАМН, профессор, руководитель хирургического отдела и отделенияопухолеймолочнойжелезыФГУНИИонкологииим.Н.Н.ПетроваРосмедтехнологий.

    E-mail: ssemiglazov@mail.ru;ПалтуевРусланМаликович– кандидатмедицинских наук, научный сотрудникотделения опухолеймолочнойжелезыФГУНИИонкологииим.Н.Н.ПетроваРосмедтехнологий.

    E-mail:paltuev@mail.ru;

    СемиглазовВладиславВладимирович–доктормедицинскихнаук,профессор,заведующий

    кафедройонкологииСПГМУим.акад.И.П.Павлова.

    E-mail: ssemiglazov@mail.ru;Дашян Гарик Альбертович – кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник отделенияопухолеймолочнойжелезыФГУНИИонкологииим.Н.Н.ПетроваРосмедтехнологий.

    E-mail:dgarik@mail.ru;

    БессоновАлександрАлексеевич–клиническийординаторФГУНИИонкологии

    им.Н.Н.ПетроваРосмедтехнологий.

    Тел.8(812)596-86-03;

    Пеньков КонстантинДмитриевич–клиническийординаторФГУНИИонкологии

    им.Н.Н.ПетроваРосмедтехнологий.

    Тел.8(812)596-86-03;

    ВасильевАлександрГеннадьевич–аспирантФГУНИИонкологии

    им.Н.Н.ПетроваРосмедтехнологий.

    Тел.8 (812) 596-86-03


    ФАРМАТЕКА № 6 — 2010



    написать администратору сайта