Научная статья на тему 'Mpt-визуализация опухолей с контрастным усилением гадопентетовой кислотой, соединенной с циклодекстрином сложноэфирной связью'

Mpt-визуализация опухолей с контрастным усилением гадопентетовой кислотой, соединенной с циклодекстрином сложноэфирной связью Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
207
52
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГАДОЛИНИЙ / ДИЭТИЛЕНТРИАМИНОПЕНТАУКСУСНАЯ КИСЛОТА / P-ЦИКЛОДЕКСТРИН / ОПУХОЛЕВЫЕ КЛЕТКИ / ФИБРОБЛАСТЫ / РЕЛАКСИВНОСТЬ / ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ОПУХОЛИ / GADOLINIUM / DIETHYLENETRIAMINEPENTAACETIC ACID / P-CYCLODEXTRIN / TUMOR CELLS / FIBROBLASTS / RELAXIVITY / TUMOR VISUALIZATION

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Кулаков В.Н., Липенгольц А.А., Григорьева Е.Ю., Семейкин А.В., Абакумов М.А.

В настоящее время широко используют диагностическую процедуру на основе магнитно-резонансной томографии с применением контрастных средств, из которых наиболее часто применяют гадопентетовую кислоту (Gd-ДТПА, лекарственная форма препарат «Магневист»), Данная работа посвящена изучению релаксирующей способности Gd-ДТПА, ковалентно соединенного с p-циклодекстрином, и сравнительной оценке визуализирующей способности изучаемого соединения и «Магневиста». Показано, что высокой релаксирующей способностью обладает комплекс Gd-ДТПА, состоящий из 80 % монопроизводного Gd-ДТПА-р-циклодекстрина и содержащий по 10 % дии три-производного Gd-ДТПА циклического углевода. Остатки Gd-ДТПА соединены с p-циклодекстрином сложноэфирной связью, где -СООН относится к ДТПА, а ОН поверхностные гидроксилы р-циклодекстрина. Экспериментально доказано, что изучаемое соединение не обладает токсичностью в диагностических концетрациях. Визуализирующая способность аналогичная «Магневисту» может быть достигнута введением меньшего, до 50 %, количества препарата.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Кулаков В.Н., Липенгольц А.А., Григорьева Е.Ю., Семейкин А.В., Абакумов М.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CONTRAST ENHANCED MRI OF TUMORS USING GADOPENTETICACID LINKED TO CYCLODEXTRIN BY AN ESTER BOND

Contrast-enhanced magnetic resonance imaging has become a routine diagnostic procedure. One of the most common contrast agents used for MRI is gadopentetic acid (Gd-DTPA, marketed as Magnevist). In this work, we studied the relaxivity of Gd-DTPA covalently bonded to p-cyclodextrin and compared enhancement properties of this compound and Magnevist. Our work demonstrated high relaxivity of Gd-DTPA complex containing 80 % of Gd-DTPA-modified p-cyclodextrin mono-derivative, 10 % of Gd-DTPA-modified p-cyclodextrin di-derivative and 10 % of Gd-DTPA-modified p-cyclodextrin tri-derivative. Gd-DTPA residues were linked to p-cyclodextrin by an ester bond, in which a COOH group belongs to DTPA and OH is a p-cyclodextrin surface hydroxyl group. It was proved experimentally that the studied compound is not toxic in concentrations necessary for diagnostic procedures. Compared to Magnevist, it can provide similar enhancement when used in just half of the equivalent amount.

Текст научной работы на тему «Mpt-визуализация опухолей с контрастным усилением гадопентетовой кислотой, соединенной с циклодекстрином сложноэфирной связью»

мрт-визуализация опухолей с контрастным усилением гадопентетовой кислотой, соединенной с циклодекстрином сложноэфирной связью

В. Н. Кулаков1, А. А. Липенгольц1'2, Е. Ю. Григорьева2, А. В. Семейкин3, М. А. Абакумов3, Э. А. Караханов4, А. Б. Максимов4, Н. Л. Шимановский3 н

1 Федеральный медицинский биофизический центр имени А. И. Бурназяна, Москва

2 Российский онкологический научный центр имени Н. Н. Блохина, Москва

3 Кафедра молекулярной фармакологии и радиобиологии имени акад. П. В. Сергеева, медико-биологический факультет, Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н. И. Пирогова, Москва

4 Кафедра химии нефти и органического катализа, химический факультет, Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Москва

В настоящее время широко используют диагностическую процедуру на основе магнитно-резонансной томографии с применением контрастных средств, из которых наиболее часто применяют гадопентетовую кислоту (Gd-ДТПА, лекарственная форма — препарат «Магневист»). Данная работа посвящена изучению релаксирующей способности Gd-ДТПА, ковалентно соединенного с p-циклодекстрином, и сравнительной оценке визуализирующей способности изучаемого соединения и «Магневиста». Показано, что высокой релаксирующей способностью обладает комплекс Gd-ДТПА, состоящий из 80 % монопроизводного Gd-ДТПА-р-циклодекстрина и содержащий по 10 % ди- и три-производного Gd-ДТПА циклического углевода. Остатки Gd-ДТПА соединены с p-циклодекстрином сложноэфирной связью, где -СООН относится к ДТПА, а ОН — поверхностные гидроксилы p-циклодекстрина. Экспериментально доказано, что изучаемое соединение не обладает токсичностью в диагностических концетрациях. Визуализирующая способность аналогичная «Магневисту» может быть достигнута введением меньшего, до 50 %, количества препарата.

Ключевые слова: гадолиний, диэтилентриаминопентауксусная кислота, p-циклодекстрин, опухолевые клетки, фиб-робласты, релаксивность, визуализация опухоли

Финансирование: работа выполнена в рамках Государственного контракта № 11411.1008700.13.081 от 13.09.2011 ФЦП «Развитие фармацевтической и медицинской промышленности Российской Федерации на период до 2020 года и дальнейшую перспективу».

[23 Для корреспонденции: Шимановский Николай Львович 117997, г Москва, ул. Островитянова, д. 1; shiman@rsmu.ru

Статья получена: 15.08.2016 Статья принята в печать: 25.08.2016

contrast enhanced mri of tumors using gadopentetic acid linked to cyclodextrin by an ester bond

Kulakov VN1, Lipengolts AA>2, Grigorieva EYu2, Semeikin AV3, Abakumov MA3, Karakhanov EA4, Maximov AB4, Shimanovsky NL3 и

1 Burnazyan Federal Medical Biophysical Center, Moscow, Russia

2 N. N. Blokhin Russian Cancer Research Center, Moscow, Russia

3 P. V. Sergeev Molecular Pharmacology and Radiobiology Department, Biomedical Faculty, Pirogov Russian National Research Medical University, Moscow, Russia

4 Department of Petroleum Chemistry and Organic Catalysis, Faculty of Chemistry, Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia

Contrast-enhanced magnetic resonance imaging has become a routine diagnostic procedure. One of the most common contrast agents used for MRI is gadopentetic acid (Gd-DTPA, marketed as Magnevist). In this work, we studied the relaxivity of Gd-DTPA covalently bonded to p-cyclodextrin and compared enhancement properties of this compound and Magnevist. Our work demonstrated high relaxivity of Gd-DTPA complex containing 80 % of Gd-DTPA-modified p-cyclodextrin mono-derivative, 10 % of Gd-DTPA-modified p-cyclodextrin di-derivative and 10 % of Gd-DTPA-modified p-cyclodextrin tri-derivative. Gd-DTPA residues were linked to p-cyclodextrin by an ester bond, in which a COOH group belongs to DTPA and OH is a p-cyclodextrin surface hydroxyl group. It was proved experimentally that the studied compound is not toxic in concentrations necessary for diagnostic procedures. Compared to Magnevist, it can provide similar enhancement when used in just half of the equivalent amount.

Keywords: gadolinium, diethylenetriaminepentaacetic acid, p-cyclodextrin, tumor cells, fibroblasts, relaxivity, tumor visualization

Funding: this work was supported by Government Contract 11411.1008700.13.081 dated September 13, 2011 as part of the Federal Targeted Program for the Development of Pharmaceutical and Medical Industry of the Russian Federation until 2020.

[X] Correspondence should be addressed: Nikolay Shimanovsky ul. Ostrovityanova, d. 1, Moscow, Russia, 117997; shiman@rsmu.ru

Recieved: 15.08.2016 Accepted: 25.08.2016

При диагностике опухолевых заболеваний с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ) обязательным условием является использование гадолинийсодержащих магнитно-резонансных контрастных средств, среди которых наиболее часто применяют гадопентетовую кислоту (Gd-ДТПА, лекарственная форма — препарат «Магне-вист»). МРТ с использованием Gd-ДТПА обладает большой диагностической информативностью, однако в ряде случаев применение Gd-ДТПА ограничено опасностью высвобождения гадолиния из хелатора при замедлении ее выделения из организма и возможностью развития нефрогенного системного фиброза [1]. Поэтому актуальным является поиск хелаторов гадолиния с повышенной релаксирующей (контрастирующей) способностью, что позволит снизить необходимую дозу контрастного средства и, следовательно, уменьшить риск развития нефрогенного системного фиброза. Для этого может быть перспективным использование циклических углеводородов, главным образом а-, р- и у-циклодекстринов (ЦД) [2], которые уже нашли широкое применение в фармации для обеспечения растворимости труднорастворимых лекарственных средств, а также в иных отраслях науки и техники [3].

Наибольшая значимость ЦД как в исследовательских, так и в прикладных задачах заключается в его способности избирательно образовывать комплексы включения с другими молекулами, ионами и даже радикалами. Комплексы могут быть получены в растворе, а также в твердофазном состоянии. В частности, известны сенсоры на основе ЦД, и изучен механизм их действия [4].

В настоящее время в нашей стране отсутствуют отечественные гадолинийсодержащие контрастные препараты, что серьезно ограничивает визуализацию патологических очагов, главным образом онкологических, а также контроль за эффективностью мероприятий по их терапии.

Таким образом, циклодекстрины представляют интерес как основа для создания контрастных препаратов с гадолинием. Наличие доступных гидроксильных связей на поверхности молекулы и способность образовывать соединения включения делает циклодекстрины перспективной основой для создания контрастных препаратов. Неоднократные попытки модификации различных цикло-декстринов гадолинием показали существенное увеличение релаксивности гадолиния в данных комплексах [5, 6], однако их визуализирующая способность in vivo изучена не была.

Основными требованиями к комплексному соединению на основе ЦД являются: размеры молекулы не более 5,0 нм; молекула должна быть нетоксичной и стабильной в физиологических условиях в течение нескольких часов; химическая связь между комплексным соединением Gd3+ и ЦД должна расщепляться в организме; комплекс Gd3+ должен быть стабильным в диапазоне величин рН водного раствора 6,0-8,0.

Главная цель работы — экспериментальная оценка релаксирующей активности Gd-ДТПА, соединенной с Р-циклодекстрином сложноэфирной связью, и изучение визуализации опухолей с помощью нового комплекса по сравнению с «Магневистом».

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Использовали следующие реагенты: диэтилентриами-нопентауксусная кислота квалификации ч. д. а., т. пл. не ниже 219 °С; р-циклодекстрин (Р-ЦД, А!Спс1-|, США), чи-

стота более 99 %; Gd(NO3)3-6H2O (Aldrich, США), чистота 99,99 %; органические растворители квалификации ч. д. а. или х. ч. Синтез гадопентетовой кислоты, соединенной с ß-ЦД, проводили в соответствии с патентом [7]. Всего было синтезировано 5 образцов, характеристики которых приведены в табл. 1. В качестве препарата сравнения использовали «Магневист» (Bayer, Германия). Полученные образцы в лекарственной форме (водный раствор с величиной рН 7,2 ± 0,2) имели концентрацию гадолиния 0,3 М.

Содержание Gd в образцах определяли на рентгено-флуоресцентном анализаторе Х-Арт М (ЗАО «Комита», Санкт-Петербург). Навеску вещества растворяли в дистиллированной воде объемом, необходимым для получения раствора с концентрацией субстанции 30 мг/мл. В специальную кювету вносили 1 мл приготовленного раствора вещества. К полученному раствору добавляли 1 мл дистиллированной воды для дальнейшего забора 1 мл полученного раствора, который помещали в кювету для рентгенофлуоресцентного анализа, затем проводили измерение. Такие объемы были выбраны для обеспечения полного смачивания поверхности кюветы и стандартизации измерений. Количественное содержание лигандов (хелаторов) и комплексов в синтезированных образцах проводили методом масс-спектрометрии. Спектры ESI-MS регистрировали на приборе Agilent LS/MS 1100 SL (Agilent Technologies, США) с ионизацией пробы электрораспылением (ESI) в режиме регистрации положительных и отрицательных ионов, масс-анализатор типа ионной ловушки. Полученные результаты приведены в табл. 1.

Т1-релаксометрию проводили на МР-томографе ClinScan фирмы Bruker BioSpin, Германия (величина магнитной индукции 7 Тл, резонансная частота 300 МГц для 1H). Пробирки с исследуемым веществом в разной концентрации помещали в воду для равномерной настройки поля в границах исследуемого объема, а затем производили сбор данных. В качестве контроля использовали водный раствор препарата «Магневист» с той же концентрацией, что и в полученных образцах. Значения времени релаксации (величину Т1) находили с помощью последовательности Turbo Inversion Recovery [8]. Интенсивность сигнала от каждой пробирки измеряли с использованием программы ImageJ (National Institutes of Health, США). Величины Т1 исследуемых веществ рассчитывали с помощью уравнения

SI = k • (1 - (1 - cosa) ■ e 1 - 2 • cosa

TR - -f

_^ TR_

T T I

■ e 1 + cosa ■ e 1 ),

где SI — интенсивность сигнала; Т1 — время спин-решеточной релаксации; TI — время инверсии; TR — время повтора импульсной последовательности; TE — время появления эхо-сигнала; а — угол отклонения импульса.

Расчеты производили с помощью программного пакета Mathcad (PTC, США). Визуализирующую способность полученных образцов оценивали по величинам Т1 на МР-томографе ClinScan (Bruker BioSpin, Германия) с напряженностью поля 7 Тл (300МГц для 1H) с использованием двухсегментной поверхностной принимающей катушки. После получения быстрых ортогональных Т1-взвешенных изображений (ВИ) получали Т2-взвешенные изображения с частотным подавлением сигнала от жировой ткани во фронтальной плоскости с помощью импульсной последовательности Turbo Spin Echo c параметрами: TR = 2220 мс, TE = 49 мс, толщина среза 1 мм, 16 срезов, матрица 320 х 320, поле обзора 50 мм, траектория заполнения К-пространства — BLADE (охват 100 %). Получали также Т2ВИ с частотным подавлением сигнала от

Таблица 1. Т1-релаксивность и характеристика полученных образцов

Шифр образца Состав Содержание, % Релаксивность, (ммопь/п)-1^-1 Содержание Gd в образце, %

К12В-1 ЦД-ДТПА 20 5,13 10,0

Gd-ДТПА 10

ЦЦ-Ос1-ДТПА 20

ЦД^-2ДТПА 10

ЦД-2^С-ДТПА) 15

ЦД-3^С-ДТПА 25

К12В-2 ЦД-ДТПА 7 5,54 9,0

Gd-ДТПА 8

Ua-Gd-ДТПА 40

ЦД-2^-ДТПА 15

ЦЦ-2^-ДТПА) 15

ЦД-3^-ДТПА 15

К13-1 Ua-Gd-ДТПА 80 5,81 12,0

ЦД-3^С-ДТПА) 20

К13-2 ЦД^С-ДТПА 60 6,29 11,8

ЦД-2^С-ДТПА) 30

ЦД-3(^С-ДТПА) 10

К14-1 цд^с-ДТПА 80 6,08 12,3

ЦД-2(^С-ДТПА) 10

ЦД-3(^С-ДТПА) 10

«Магневист» Gd-ДТПА 99 4,22 17,0

ДТПА 1

жировой ткани в аксиальной проекции: Turbo Spin Echo, TR = 3310 мс, TE = 51 мс, толщина среза 1 мм, 26 срезов, матрица 256 х 256, поле обзора 40 мм. Перед проведением МРТ животных наркотизировали хлоралгидратом натрия на физиологическом растворе в дозе 6 мг хлоралгидрата натрия на мышь. Время наступления наркотического сна варьировало от 4 до 10 мин. Снимали контрольные интактные картины МРТ в течение 20 мин в разных позициях. Далее животным вводили «Магневист» (препарат сравнения) или исследуемое соединение в количестве около 1 мг Gd/мышь (2-10~3 ммоля «Магневиста»,

1,5-10-3 ммоля исследуемого К14-1) ретроорбитально и проводили МРТ в динамике (рис. 1-4). По окончании эксперимента животных эвтаназировали.

Для сравнительной оценки накопления препарата анализировали интенсивность сигнала в области опухоли до и после введения вещества К14-1 или «Магневиста» в одинаковых дозах 2-10~3 ммоля. Для этого на МР-снимках выделяли область опухоли и такую же область на контрлатеральной половине и считали среднюю интенсивность сигнала (Э1с и Э1п соответственно). Дополнительно также выделяли область вне лабораторного животного, чтобы

и

0 и

Рис. 1. МРТ-изображение мышей с трансплантированными опухолями (А — Са755, Б — LLC и В — В16) до введения контрастных средств

Рис. 2. МРТ-визуализация мышиной аденокарциномы молочной железы Са755 через 5 мин после введения (А) «Магневиста» и (Б) образца К14-1; белым выделена опухоль

Рис. 3. МРТ-визуализация мышиной карциномы легкого Льюиса LLC через 5 мин после введения (А) «Магневиста» и (Б) образца К14-1; белым выделена опухоль

Рис. 4. МРТ-визуализация мышиной меланомы В16 через 5 мин после введения (А) «Магневиста» и (Б) образца К14-1; белым выделена опухоль

оценить средний уровень шума (SN). Степень контрастирования (CNR) каждого препарата на определенный момент времени определяли по формуле

CNR :

SI - SI

с n

SN

Кроме того, проводили сравнительную оценку изменения уровня накопления гадолиния в опухоли и нормальной ткани. Для этого определяли нормированную по шуму интенсивность сигнала (БЫВ) от опухоли и от здоровой ткани в каждый момент времени:

Б1

SNR

SN

График зависимости величины SNR от времени, прошедшего после внутривенного введения вещества K14-1 и «Магневиста» мышам с трансплантированной аденокарци-номой молочной железы, приведен на рис. 5.

Биологические исследования

В работе использовали мышей линии С57В1_/6 обоего пола массой 18-20 г и крыс линии W¡star обоего пола массой 150-200 г, полученных из питомника «Столбовая». Все животные имели ветеринарное свидетельство (форма № 1).

Выбор экспериментальных моделей проводили в соответствии с требованиями по экспериментальному изучению новых лекарственных средств [9, 10]. Для оценки визуализирующей способности синтезированных соединений методом МРТ были взяты три линии мышиных опухолевых клеток различного гистологического происхождения, полученные из банка клеточных культур РОНЦ им. Н. Н. Блохина: эпидермоидная карцинома легких Льюиса __С1, аденокарцинома молочной железы Са755 и ме-ланома В16Р10.

Трансплантацию опухолевых клеток животным проводили в соответствии с общепринятыми требованиями [9-11]. Суспензию опухолевых клеток (4-106 клеток на мышь) вводили под кожу бедра. После достижения опухолей одинакового размера (диаметр около 1 см) животных использовали в дальнейших экспериментах.

Оценка острой токсичности. Исследуемые комплексы вводили внутривенно в дозах 3 000, 6 000, 9 000, 12 000 и

15 000 мг/кг однократно. Срок наблюдения за животными составлял 30 сут. Критериями оценки острой токсичности служили число павших животных и сроки их гибели [9].

Оценку цитотоксичности используемых веществ проводили в соответствии с руководством [9] с применением МТТ-теста [12]. Развитие окраски регистрировали с помощью определения оптической плотности при длине волны 530 нм на планшетном фотометре (анализатор им-муноферментных реакций АИФР-01 УНИПЛАН, ЗАО «ПИКОН», Россия). Отношение средней оптической плотности для данной концентрации вещества к средней оптической плотности в контроле принималось как доля выживших клеток. Достоверность отличия образцов от контроля и друг от друга оценивали с помощью непараметрического критерия Манна-Уитни при p <0,05.

Приготовление фибробластов. Извлекали в асептических условиях теменную кость новорожденной крысы. После декапитации и стерилизации поверхности последовательно удаляли кожу и отделяли теменную кость, которая состоит из активно пролиферирующих клеток. Теменную кость площадью 1 см2 переносили в бюкс со средой DMEM (НПП «ПанЭко», Россия) и измельчали на фрагменты 1-2 мм3. Затем среду с фрагментами ткани наносили на дно плоскодонных культуральных флаконов Costar (Corning, США) объемом 50 мл и площадью дна 25 см2, расположенных под наклоном 45°, инкубировали 30 мин при 37 °С. Прикрепление фрагментов первоначально происходит за счет их адгезии к наклонной поверхности. Через 30 мин среду удаляли, переводили флаконы в горизонтальное положение и вносили 10 мл питательной среды (DMEM с добавлением 20 % термоинактивированной эмбриональной телячьей сыворотки, 100 мкг/мл L-глутамина и 40 мкг/мл гентамицина сульфата).

Культивирование фибробластов осуществляли в стерильных условиях, клетки инкубировали при 37 °С в условиях 5 % СО2. Работа производилась в ламинарном боксе LС (ЗАО «Ламинарные системы», Россия). Через неделю наблюдали образование на поверхности флакона участков клеточного монослоя. Клетки для равномерного распределения подвергали обработке трипсином и еще через 1 нед. получали монослойную культуру.

Статистическую обработку результатов проводили с помощью пакета программ GrapthPad Prism (GraphPad Software, США).

(А)

90 80 70 60

DC

от 50 40 30 20

Нормальная ткань Опухолевая ткань

(Б)

10 15

Время после введения, мин

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

20

70 г

60

50

ее

от 40

30

20

25

■ Нормальная ткань

■ Опухолевая ткань

10 15 20 25 30 Время после введения, мин

35

40

Рис. 5. Зависимость значений нормированной по шуму интенсивности сигнала от опухоли и здоровой ткани (SNR) от времени после инъекции изучаемых контрастных веществ (А — «Магневист»; Б — К14-1) в опухоли аденокарциномы Са755 у мышей

0

5

0

5

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Результаты измерения Т1-релаксивности полученных образцов ОС-ДТПА-ЦД и препарата «Магневист» приведены в табл. 1. Из них следует, что величина Т1-релаксивности у всех полученных образцов выше, чем у препарата «Магне-вист», однако наибольшая релаксивность была зафиксирована у образцов К14-1, К13-1 и К13-2. Синтезированное производное р-ЦД, шифр К14-1, обладает рядом преимуществ относительно препарата сравнения: его Т1-ре-лаксивность почти на 50 % выше, чем у «Магневиста», а концентрация гадолиния в его лекарственной форме ниже таковой у «Магневиста» на 40 %. Это позволяет добиваться одинаковых результатов по визуализации опухолей при снижении необходимой дозы гадолиния и, соответственно, риска развития осложнений.

Работы с животными проводили в соответствии с международными рекомендациями [13]. Внутривенное введение исследуемых образцов крысам при оценке острой токсичности в дозах 3 000-6 000 мг/кг не оказывало токсического воздействия как на самцов, так и на самок. Летальный эффект наблюдали у самцов и самок, начиная с дозы 9 000 мг/кг массы тела. Гибель животных наступала не ранее первых суток после введения. У животных, получивших сублетальные дозы, на протяжении всего срока наблюдения не происходило потери массы тела. При аутопсии животных визуализированных изменений внутренних органов не отмечено. Самцы были более чувствительны к ОС-ДТПА-ЦД по сравнению с самками (в дозах 12 000, 15 000 мг/кг массы тела выжило 2 из 6 самок и 1 из 6 самцов). Величина Ш50 составила (7 ± 1) ммоль/кг.

Образец К14-1 не проявлял достоверной токсичности относительно фибробластов крысы во всех изученных концентрациях (табл. 2).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

По основным критериям, определяющим визуализаци-онную способность соединений в методе МРТ, таким как максимальное содержание парамагнитного иона Gd3+ и наибольшая величина релаксивности (табл. 1), для in vivo оценки диагностической способности в МРТ были отобраны образцы К13-1, К13-2, К14-1, К14-2. Наилучшие результаты получены при визуализации указанных экспериментальных опухолей при использовании соединения с шифром К14-1 (рис. 1-4). При сравнении диагностической информативности «Магневиста» и производного р-ЦД, шифр К14-1, видно, что качество визуализации патологического очага практически не отличается друг от друга, хотя вводимые количества гадолиния в составе Gd-ДТПА, соединенной с р-ЦД ковалентной связью, на 40 % меньше, чем в случае «Магневиста». Следует отметить, что при одинаковом введенном количестве Gd животным с трансплантированными опухолями производное р-ЦД, шифр К14-1, повышает магнитно-резонансный сигнал в хорошо васкуляризованных опухолях, например в аденокарци-номе молочной железы Ca755, в большей степени, чем

Таблица 2. Сравнительное влияние «Магневиста» и производного р-ЦЦ (шифр К14-1) на жизнеспособность фибробластов крысы

Концентрация К14-1, % (мМ в 100 мл раствора) Жизнеспособность клеток, %#

«Магневист» К14-1

10 (2,55-10-3) 17* 124

1 (2,55-10-4) 73* 117

0,1 (2,55-10-5) 123 135*

0,01 (2,55-10-6) 127* 140*

Примечание: # — приведен % от контроля (контроль — 100 %); * — различия с контролем достоверны (р < 0,05).

«Магневист», что является существенным преимуществом производного р-ЦД (рис. 5).

Оценку цитотоксической активности проводили по жизнеспособности клеток в присутствии различных концентраций К14-1 и препарата сравнения «Магневист» на культурах опухолевых клеток: эпидермоидная карцинома легких Льюиса LLC1; меланома В16; аденокарцино-ма молочной железы Ca755. Результаты всех тестов по определению цитотоксической активности К14-1, проведенных на клеточных линиях B16F10, LLC1, Ca755, показали схожие результаты торможения роста клеток: IC50 = (1 - 2)-10-4 М; IC90 = (0,2 - 0,5)-10-4 М. Поскольку рассчитанное значение lC50 для К14-1 укладывается в принятые требования для цитотоксичности активных соединений (IC50 < 10-4 М), можно констатировать, что полученное соединение, шифр К14-1, не обладает выраженной цито-токсичностью.

Обьектом для оценки биологической активности соединений гадолиния были также нормальные фибробласты теменной кости крысы. Они легко поддаются культивации in vitro и позволяют поддерживать культуру на протяжении длительного времени. Фибробласты являются тест-объектом при оценке токсичности различных соединений [10].

Образец К14-1 не проявлял достоверной токсичности относительно фибробластов крысы. Наибольшую токсичность на фибробластах показал «Магневист». В концентрации 10 и 1 % «Магневист» снижал жизнеспособность клеток на 83 и 27 % соответственно (табл. 2).

ВЫВОДЫ

Контрастное средство для МРТ-исследований — препарат «Магневист» и модифицированный комплекс ОС-ДТПА-ЦД (образец К14-1) обладают близкой визуализационной способностью у мышей с экспериментальными опухолями.

Образец К14-1 отличается оригинальностью, имеет простую схему получения, обладает высокой релаксив-ностью, что позволяет вводить в организм гадолиния на 40-50 % меньше по сравнению с «Магневистом», и тем самым снизить вероятность проявления побочных эффектов, в частности, нефрогенного системного фиброза. Преимуществом ОС-ДТПА-ЦД перед «Магневистом» является более высокое контрастное усиление изображения высо-коваскуляризованных опухолей.

Литература

1. Буйлов В. М. Магнитно-резонансные контрастные средства и нефрогенные фиброзирующая дермопатия и системный фиброз (обзор литературы). Мед. визуал. 2007; (2): 140-3.

Szejtli J. Cyclodextrin technology. Dordrecht, Netherlands: Kluwer Academic Publishers; 1988. 450 p.

Dodziuk H, editor. Cyclodextrins and their complexes: Chemistry,

analytical methods, applications. Weinheim, Germany: Wiley-VCH; 2006. 489 p.

4. Ogoshi T, Harada A. Chemical Sensors Based on Cyclodextrin Derivatives. Sensors. 2008; 8: 4961-82.

5. Battistini E, Gianolio E, Gref R, Couvreur P, Fuzerova S, Othman M, et al. High-relaxivity magnetic resonance imaging (MRI) contrast agent based on supramolecular assembly between a gadolinium chelate, a modified dextran, and poly-beta-cyclodextrin. Chemistry. 2008; 14 (15): 4551-61.

6. Bryson JM, Chu WJ, Lee JH, Reineke TM. A p-cyclodextrin "click cluster" decorated with seven paramagnetic chelates containing two water exchange sites. Bioconjug Chem. 2008 Aug; 19 (8): 1505-9.

7. Кулаков В. Н., Липенгольц А. А., Караханов Э. А., Максимов А. Л., Григорьева Е. Ю., Черепанов А. А. Модифицированные гадопентетатом производные бета-цикло-декстрина. Патент РФ № 2541090. 28 ноября 2013 г

8. Bernistein MA, King KF, Zhou XJ. Handbook of MRI pulse

References

1. Buylov VM. [Magnetic resonance contrast agents and nephrogenic fibrosing dermatosis and systemic fibrosis (review article)]. Medical Visualization. 2007; (2): 140-3. Russian.

2. Szejtli J. Cyclodextrin technology. Dordrecht, Netherlands: Kluwer Academic Publishers; 1988. 450 p.

3. Dodziuk H, editor. Cyclodextrins and their complexes: Chemistry, analytical methods, applications. Weinheim, Germany: Wiley-VCH; 2006. 489 p.

4. Ogoshi T, Harada A. Chemical Sensors Based on Cyclodextrin Derivatives. Sensors. 2008; 8: 4961-82.

5. Battistini E, Gianolio E, Gref R, Couvreur P, Fuzerova S, Othman M, et al. High-relaxivity magnetic resonance imaging (MRI) contrast agent based on supramolecular assembly between a gadolinium chelate, a modified dextran, and poly-beta-cyclodextrin. Chemistry. 2008; 14 (15): 4551-61.

6. Bryson JM, Chu WJ, Lee JH, Reineke TM. A p-cyclodextrin "click cluster" decorated with seven paramagnetic chelates containing two water exchange sites. Bioconjug Chem. 2008 Aug; 19 (8): 1505-9.

7. Kulakov VN, Lipengol'ts AA, Karakhanov EA, Maksimov AL, Grigor'eva EYu, Cherepanov АА, inventors. Modifitsirovannye gadopentetatom proizvodnye beta-tsiklodekstrina. Russian

sequences. Burlington, MA: Elsevier Academlc Press; 2004. 788 p.

9. Миронов А. Н., Бунатян Н. Д., Васильев А. Н., Верстакова О. Л., Журавлева М. В., Лепахин В. К. и др., редакторы. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. М.: Гриф и К; 2012. 944 с.

10. Фисенко В. П., редактор. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. М.: Ремедиум; 2000. с. 18-25.

11. Европейская конвенция по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей, ЕЭС, Страсбург, 1985 г. Ланималогия. 1993; (1): 29.

12. Mossman Т. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survlval: application to proliferation and cytotoxicity assays. J Immunol Methods. 1983 Dec 16; 65 (1-2): 55-63.

13. Международные рекомендации по проведению медико-биологических исследований с использованием животных. Хроника ВОЗ. 1985; 39 (3): 7-9.

Federation patent No. 2541090. 2013 Nov 28. Russian.

8. Bernistein MA, King KF, Zhou XJ. Handbook of MRI pulse sequences. Burlington, MA: Elsevier Academic Press; 2004. 788 p.

9. Mironov AN, Bunatyan ND, Vasil'ev AN, Verstakova OL, Zhuravleva MV, Lepakhin VK, et al, editors. Rukovodstvo po provedeniyu doklinicheskikh issledovanii lekarstvennykh sredstv. Moscow: Grif i K; 2012. 944 p. Russian.

10. Fisenko VP, editor. Rukovodstvo po eksperimental'nomu (doklinicheskomu) izucheniyu novykh farmakologicheskikh veshchestv. Moscow: Remedium; 2000. p. 18-25. Russian.

11. Evropeiskaya konventsiya po zashchite pozvonochnykh zhivotnykh, ispol'zuemykh dlya eksperimental'nykh i drugikh nauchnykh tselei, EEC, Strasbourg, 1985. Lanimalogiya. 1993; (1): 29. Russian.

12. Mossman T Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: application to proliferation and cytotoxicity assays. J Immunol Methods. 1983 Dec 16; 65 (1-2): 55-63.

13. Mezhdunarodnye rekomendatsii po provedeniyu mediko-biologicheskikh issledovanii s ispol'zovaniem zhivotnykh. WHO Chron. 1985; 39 (3): 7-9. Russian.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.