Научная статья на тему 'Сравнительное изучение фотосенсибилизаторов различных классов в системе in vitro. Фталоцианины'

Сравнительное изучение фотосенсибилизаторов различных классов в системе in vitro. Фталоцианины Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

CC BY
424
80
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ФОТОДИНАМИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ IN VITRO / ФТАЛОЦИАНИНЫ / ОПУХОЛЕВЫЕ КЛЕТКИ / PHOTODYNAMIC EFFECTS IN VITRO / PHTHALOCYANINES / TUMOR CELLS

Аннотация научной статьи по биотехнологиям в медицине, автор научной работы — Якубовская Р.И., Плютинская Анна Дмитриевна, Лукъянец Е.А.

В работе проведено изучение физико-химических свойств и фотоиндуцированной эффективности отрицательно и положительно заряженных фталоцианинов в системе in vitro. Показано, что все исследованные фта- лоцианины характеризовались устойчивостью в биосовместимых средах, как без облучения, так и при воздействии светом. Наибольшую фотоиндуцированную активность относительно опухолевых клеток среди отрицательно заряженных фталоцианинов проявили цинковое, магниевое и безметальное производные со средней степенью сульфирования 2,5 в отношении клеток культуры НЕр2 (ИК 50 в среднем составляла 0,2±0,08 мкМ). На основе сульфированного безметального производного фталоцианина разработан препарат «Фталосенс-лио». Среди положительно заряженных фталоцианинов наибольшей эффективностью обладал цинковый комплекс с холиновым заместителем (ИК 50 варьировалась в зависимости от культур опухолевых клеток НТ29, Т24, А549 и НЕр2 от 2,00±0,13мкМ до 0,30±0,08 мкМ). На основе данного фотосенсибилизатора разработан препарат «Хо- лосенс-лио».

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биотехнологиям в медицине , автор научной работы — Якубовская Р.И., Плютинская Анна Дмитриевна, Лукъянец Е.А.

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

COMPARATIVE IN VITRO STUDY OF DIFFERENT CLASSES OF PHOTOSENSITIZERS. PHTHALOCYANINES

Photochemical properties and photoinduced in vitro efficacy of the range of negatively and positively charged phthalocyanines are represented in the study. It was shown that the studied derivatives of phthalocyanines are stable in biocompatible media without irradiation and when exposed to a light excitation. Among the negatively charged compounds the most pronounced photoinduced cytotoxic activity on human carcinoma cells was revealed for zinc, magnesium containing phthalocyanines and for metal-free derivatives with an average degree of sulfonation of 2.5 (average IC50 value for HEp2 human carcinoma cells was 0,2±0,08 microM). Zinc containing choline-substituted derivative was the most phototoxic among the positively charged phthalocyanines. The IC50 value varied from 2,00 ± 0,13 microM to 0,30 ± 0,08 microM on various human tumor cell lines (HT29, T24, A549 and Hep2 cells). Preparation "Phthalosens Lio" based on the sulfonated metal-free phthalocyanine derivative and preparation "Holosens Lio" based on the zinc containing choline-substituted derivative were developed.

Текст научной работы на тему «Сравнительное изучение фотосенсибилизаторов различных классов в системе in vitro. Фталоцианины»

УДК 615.832.3:616-006-018.08:615.277.3

Р.И. Якубовская1, А.Д. Плютинская1, Е.А. Лукъянец2

СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ФОТОСЕНСИБИЛИЗАТОРОВ РАЗЛИЧНЫХ КЛАССОВ В СИСТЕМЕ IN VITRO. ФТАЛОЦИАНИНЫ

1ФГБУ «Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П.А. Герцена» Минздрава РФ, Москва;

2ФГУП Государственный научный центр «НИОПИК», Москва Контактная информация

Плютинская Анна Дмитриевна, к.б.н, научный сотрудник отделения модификаторов и протекторов противоопухолевой терапии ФГБУ «МНИОИ им. П.А.Герцена» МЗ РФ адрес: 125284 Москва, 2-й Боткинский проезд, д.3, тел. +7(495)945-87-16 e-mail: anna2031@rambler.ru

Статья поступила 10.11.2014, принята к печати 24.11.2014.

Резюме

В работе проведено изучение физико-химических свойств и фотоиндуцированной эффективности отрицательно и положительно заряженных фталоцианинов в системе in vitro. Показано, что все исследованные фта-лоцианины характеризовались устойчивостью в биосовместимых средах, как без облучения, так и при воздействии светом. Наибольшую фотоиндуцированную активность относительно опухолевых клеток среди отрицательно заряженных фталоцианинов проявили цинковое, магниевое и безметальное производные со средней степенью сульфирования 2,5 в отношении клеток культуры НЕр2 (ИК50 в среднем составляла 0,2±0,08 мкМ). На основе сульфированного безметального производного фталоцианина разработан препарат «Фталосенс-лио». Среди положительно заряженных фталоцианинов наибольшей эффективностью обладал цинковый комплекс с холиновым заместителем (ИК50 варьировалась в зависимости от культур опухолевых клеток НТ29, Т24, А549 и НЕр2 от 2,00±0,13мкМ до 0,30±0,08 мкМ). На основе данного фотосенсибилизатора разработан препарат «Хо-лосенс-лио».

Ключевые слова: фотодинамическое воздействие in vitro, фталоцианины, опухолевые клетки.

R.I. Yakubovskaya1, A.D. Plyutinskaya1, E.A. Lukyanets2 COMPARATIVE IN VITRO STUDY OF DIFFERENT CLASSES OF PHOTOSENSITIZERS. PHTHALOCYANINES

1P.A. Hertsen Moscow Research Institute of Oncology, Moscow

2Organic Intermediates and Dyes Institute, Moscow

Abstract

Photochemical properties and photoinduced in vitro efficacy of the range of negatively and positively charged phthalocyanines are represented in the study. It was shown that the studied derivatives of phthalocyanines are stable in biocompatible media without irradiation and when exposed to a light excitation. Among the negatively charged compounds the most pronounced photoinduced cytotoxic activity on human carcinoma cells was revealed for zinc, magnesium containing phthalocyanines and for metal-free derivatives with an average degree of sulfonation of 2.5 (average IC50 value for HEp2 human carcinoma cells was 0,2±0,08 microM). Zinc containing choline-substituted derivative was the most phototoxic among the positively charged phthalocyanines. The IC50 value varied from 2,00 ± 0,13 microM to 0,30 ± 0,08 microM on various human tumor cell lines (HT29, T24, A549 and Hep2 cells). Preparation "Phthalosens Lio" based on the sulfonated metal-free phthalocyanine derivative and preparation "Holosens Lio" based on the zinc containing choline-substituted derivative were developed.

Key words: photodynamic effects in vitro, phthalocyanines, the tumor cells.

Введение

ФДТ - перспективное направление лечения злокачественных новообразований, основанное на разрушении структурных элементов опухоли активными формами кислорода и свободными радикалами, которые образуются при взаимодействии накопившегося в опухолевом узле фотосенсибилизатора со светом определенной длины волны [10; 16; 19; 20; 40].

В онкологии ФДТ применяется для лечения опухолевого поражения кожи, полости рта, пищевода, желудка, шейки матки и других локализаций [1; 18; 28; 31; 39]. Как за рубежом, так и в России создан целый ряд препаратов-ФС для применения в клинической практике, характеризующихся высокой противоопухолевой эффективностью («Фото-

фрин» (США), «Фотогем» (Россия), «Фотосенс» (Россия), «Радахлорин» (Россия), «Фотолон» (Беларусь), «Фотодитазин» (Россия), «Фоскан» (Великобритания)). Кроме того, в последние годы ведутся обширные исследования по разработке нанострук-турированных лекарственных форм фотосенсибилизаторов, например, Фотодитазина, Фотосенса, Тиосенса Борхлорина и др., применение которых позволяет повысить биодоступность сенсибилизирующих агентов и эффективность лечения за счет изменения фармакокинетики препарата [3-9; 11; 13; 14; 17; 22; 24; 25]. Однако большинство из указанных препаратов имеют спектр фотодинамического воздействия с максимумами в области 620680 нм, что недостаточно для полной деструкции опухолевого очага. Создание и внедрение новых ФС, поглощающих в красной и ближней ИК облас-

66 ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ФОТОСЕНСИБИЛИЗАТОРОВ...

тях спектра, является на сегодняшний день приори- (эпидермоидная карцинома гортаноглотки), НТ29 тетной задачей [15; 26]. Одним из направлений при (карцинома толстой кишки), Raji (лимфома Беркит-разработке ФС является химическая модификация та), Т24 (карцинома мочевого пузыря). В работе ис-природных хлоринов и бактериохлоринов [2], но пользовали клеточные линии от 3 до 18 пассажей. наряду с природными объектами исследуется Клетки рассевали в 96-луночные культу-большое число полностью синтетических порфи- ральные планшеты, инкубировали в течение 28 ч ринов и их структурных аналогов [21; 30; 35]. при +37 °С в увлажненной атмосфере, содержащей Производные Pc являются перспективными 5 % С02 (стандартные условия). соединениями для применения их при ФДТ. Дан- Посевная концентрация клеток устанавлива-ный класс ФС имеет ряд значительных преиму- лась для каждой культуры с таким расчетом, чтобы ществ: наличие интенсивного поглощения (коэф- воздействие проходило в экспоненциальной фициент экстинкции - 1,0-1,5 х105 М-1см-1) в крас- (логарифмической) фазе роста клеток. Далее в ной области спектра (670-700 нм), возможность планшеты вносили ФС в различных концентрациях введения заместителей в бензольные кольца макро- (при двух- или трехкратных последовательных раз-цикла, а также его модификация позволяют широко ведениях в дуплетах) и проводили облучение гало-варьировать физико-химические свойства Pc. Их геновой лампой с набором фильтров, режим облу-светоустойчивость, а также достаточно высокий чения - непрерывный. Затем клетки инкубировали квантовый выход генерации синглетного кислорода в стандартных условиях 24-28 ч. (0,3-0,5) дают возможность применять их при об- Оценку выживаемости клеток проводили с лучении малыми дозами света [27; 34]. использованием МТТ-теста [37]. Уровень ингиби- К настоящему времени синтезировано и ис- рования роста клеток вычисляют по формуле: следовано большое количество производных Pc с различными заместителями (алкокси-, арилокси-, qd — QD сульфо-, карбоксигруппами и др.), с различными ИР(%) = [---0] х 100%, где центральными атомами металла (Al, Zn, Si и др.) ODk или безметальные соединения, которые характеризуются высокой фотоиндуцированной активностью ^ - вень ^б^ания роста клеток в культуре; относится опуходавых клеток [12; 29; 33; 38 ] oD0 и QDk - оптическая плотность раствора формазана в Пожжите^но з^яженные пртизводнж Pc опытных и контрольных лунках соответственно. оказались эффективными агентами для фотодинамической инактивации бшшфий, о-фицагельно заря- Для раСчета величины ИК50 строили кривую женная оболочкакотор^1х препятствует проникнове- р0СТа зависимости ингибирования пролиферации нию жионных ФС. АФДГ откует широкие пер- клеточной культуры от концентрации ФС, по кото-спекгивы в лечении инфекционно^сшлигельных за- р0Й НаХ0ДИли его концентрацию, соответствующей болевании, особенно при развитии высокой резистент- 50 % гибели клеток ности микроорганизмов к антибиотикам [23; 32; 36]. В своих исследованиях мы провели сржни- Результаты и обсуждения тельное изучение ФС различных классов (Pc, синтетические бакгериохлорины, щюизводтю природно- в настоящей работе проведено сравнитель-го хлорофилла а и бштгериохлортфшига а), оценшш ное и3учение в 0ПТИМадЬных условиях Pc с различ-их физико-химические, фотофизические и биологи- НЬ1МИ анионными и катионными боковыми замес-ческие свойству зависимости от структуры. тителями и центральными атомами металла. В даннои статье представлены ^зультата Эт0 С0единения порфиринового ряда, у ко-исследования анионных и кэтионтк производных ТОрыХ четыре мезо-углеродных мостика в макро-Pc в системе in vitro с различными коощинадион- ЦИЮ1е замещены на атомы азота. Для этих соединении этом^и металла и зшестите™ в бензоль- ний характерно наличие интенсивного поглощения ных кольцах мжроцикт Изучены их физико- в Краснойи ближней ИК-областях. химические своиства, оценена фотоиндуци^в^- Незамещенные Pc - гидрофобные соединена цитотоксичность относительно опухолевых НИя, однако их структурная модификация введени-клеток чедавека уличного эпителизльного пРоис- ем гидрофильных заместителей, позволяет достичь хождения т vivo. необходимой растворимости в воде, улучшить их фотофизические свойства, а также, в ряде случаев, Материалы и методы улучшить доставку в клетку. В ФГУП ГНЦ «НИОПИК» Отрицательно заряженные Рс (пр0ф. Е.А Лукъянец). Для растворения ФС ис- в работе изучены отрицательно заряженные поллонми 0,9%-ныи раствор №С1 Диапазон кон- карбокси- и сульфопроизводные Pc разной степени центрации ФС варьировав дга физико- замещения и с различными центральными атомами химических иссвдов™ от 0,5 до 40 мкМ, дта металла (Al, Zn, Mg) (табл. 1). биодогических иссвдов™ - от 20 до 300 мкМ. Стабильность красителей в динамике Д и изучения биодогическои (противоопу- ПрИ ИЗучении спектров поглощения произ-холевои) активности ФС бы™ отобраны соедине- ВОДНыХ Pc был0 отмечено, что металлсодержащие ния, хорошо растворимые в биосовместимых сре- производные находятся в водно-солевых растворах дах и ррштгеризующием устойчивостью в бecкдe- в ЧаСТИЧно агрегированной, а безметальные - в точной среде в течение 24 ч. полностью агрегированной форме. игл • -f Однако присутствие гидрофобного компо-Исслеоовжж in vitro нента (Кремофора) в среде способствовало их мо-В^а^™?лЬ30ВаНы ™ет0™ыет ™и че- номеризации, сопровождающееся батохромным л0векал(^Г^1чН^^,аИруСОлОГИИ ИМ. ДИ. Ч сдвигом максимума поглощения и увеличением ского М3 РФ): А549 (карцинома лeгкoгo), НЕр2 оптической плотности.

№ 4/том 13/2014 РОССИЙСКИЙ БИОТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ

Отрицательно заряженные Рс

Таблица 1

№ R М Формула ^max, HM (1%водный р-р Кремофора)

1 -COOH Zn ZnPc(COOH)8 690

2 -COOH Al AlPc(COOH)8 690

3 -SO~ 5 HH H2PC(SO3)1 5 690

4 -SO~25 HH H2PC(SO3)25 690

5 -SO~25 Mg MgPc(SO3)25 680

6 -SO~25 Zn ZnPc(SO3)25 673

7 -SO~3 HH H2Pc(SO3)3 690

8 -SO~3 Mg MgPc(SO3)3 680

9 -SO~3 Zn ZnPc(SO3)3 673

10 -SO~38 HH HPc(SO3)3,8 690

11 -SO~3 8 Mg MgPc(SO3)3 8 680

12 -SO~3,8 Zn Zn Pc(SO3)3,8 673

Таблица 2

Стабильность производных Pc в различных растворителях (абсорбционный анализ). Концентрация растворов 10 мкМ

№ ФС Время инкубации, часы

Ex tempore 2 | 24

Xmax,HM 1 OD, усл.ед. Xmax,HM 1 OD, усл.ед. | Xmax,HM | OD, усл.ед.

среда Игла с 7%ЭТС

1 ZnPc(COOH)8 690 0,91±0,04 692 0,9±0,03 692 0,79±0,04

2 AlPc(COOH)8 690 0,62±0,03 690 0,55±0,03 690 0,32±0,02

4 H2PC(SO3)~2,5 620 0,42±0,02 620 0,4±0,02 620 0,43±0,03

5 MgPc(SO3)~2,5 663 0,47±0,03 673 0,47±0,02 675 0,48±0,02

6 ZnPc(SO3 ~25 663 0,47±0,02 673 0,46±0,01 675 0,48±0,01

1% водный раствор Кремофора

1 ZnPc(COOH)8 690 0,95±0,04 690 0,95±0,02 690 0,8±0,01

2 AlPc(COOH)8 690 0,68±0,02 690 0,69±0,02 690 0,52±0,02

4 H2PC(SOS)~2,5 662 693 0,91±0,02 0,97±0,01 662 693 0,9±0,02 0,97±0,03 662 693 0,89±0,02 0,98±0,02

5 MgPc(SO3)~2,5 680 0,71±0,02 680 0,72±0,03 680 0,73±0,03

6 ZnPc(SO3)~25 673 0,86±0,03 673 0,86±0,01 673 0,88±0,04

Таблица 3

Положительно заряженные Рс____

№ R М Формула ^B« HM среда Игла

13 -CH2N+Me2CH2CH2OH Cl- Zn ZnPcChol8 685

14 -CH2N+Me2CH2CH2OH Cl- AlOH AlPcChol8 685

15 -CH2N+Me2CH2CH2OH Cl- HH H2PcChol8 685

16 -CH2+0Cf Zn ZnPcPym8 685

17 -CH2+0Cf AlOH AlPcPym8 685

Таблица 4

Стабильность положительно заряженных Рс в культуральной среде с содержанием 7% ЭТС_

Время инкубации, часы

№ Формула Xmax по гл., HM Ex tempore 2 24

OD, усл. ед.

13 ZnPcChol8* 685 0,89±0,02 0,82±0,01 0,78±0,02

14 AlPcChol8* 685 0,87±0,01 0,8±0,02 0,72±0,01

15 H2PcChol8* 685 0,25±0,03 0,15±0,02 0,09±0,01

16 ZnPcPym8* 685 0,88±0,02 0,86±0,03 0,77±0,03

17 AlPcPym8* 685 0,51±0,02 0,5±0,02 0,32±0,02

№ Формула Xmax флуор., HM IFx103, усл.ед.

13 ZnPcChol8* 695 254±6,8 234±6 104±1,1

14 AlPcChol8* 695 293±8,1 100±2,5 72±8

15 H2PcChol8* 695 10±3 8±3 6±0,8

16 ZnPcPym8* 695 198±5,1 182±3,7 94±3,1

17 AlPcPym8* 695 200±3,9 125±4,2 50±1,7

Таблица 5

Величина ИК50 положительно заряженных Рс в зависимости от времени инкубации до облучения. Культура клеток НЕр2__

№ Формула Время инкубации до воздействия, часы

0,5 1 2 4 6

13 ZnPcChol8 1,2±0,2 0,72±0,11 0,29±0,11 0,31±0,12 0,33±0,10

14 AlPcChol8 25±0,2 20,0±2,0 15,0±0,15 16,0±0,4 15,0±0,3

16 ZnPcPym8 1,6±0,3 0,81±0,20 0,33±0,13 0,32±0,11 0,33±0,12

17 AlPcPym8 35±1,5 33,0±0,9 27,0±0,2 26,0±1,2 26,0±1,5

Производные октакарбокеи-Pc алюминия и цинка 1, 2 характеризовались меньшей стабильностью в динамике (снижение оптической плотности в течение суток в 1,2-2 раза), что вероятно связано с их агрегацией в растворах.

Анализ спектров сульфопроизводных безметального Pc в зависимости от степени замещения (n=1.5; 3.0 и 3.8) в среде Игла, содержащей 7 % ЭТС, и в 1 %-ном водном растворе Кремофора, показал, что все они характеризуются стабильностью в выбранном временном диапазоне (табл. 2).

Оценка фотовыцветания отрицательно заряженных производных Рс в среде Игла, содержащей 7% ЭТС, в зависимости от световой дозы показала, что сульфированные производные (3-12) более светоустойчивы, чем октакарбокси-Pc (1; 2).

Фотоиндуцированная активность отрицательно заряженных Рс В биологических тестах in vitro установлено, что ФС в диапазоне концентраций от 0,05 до 2 мкМ не обладают темновой цитотоксичностью относительно опухолевых клеток. Фотоактивность окта-карбокси-Pc алюминия и цинка Pc (1, 2) относительно клеток НЕр2 оказалась существенно ниже, чем сульфопроизводных 3-12 (ИК50 2 - 200±1,5 мкМ, 1 - 160±2,1 мкМ). Наибольшую активность проявили комплексы цинка, магния и свободное основание с двумя и тремя сульфогруппами (ИК50 в среднем составляла 0,2±0,1 мкМ). Фотоиндуцированная активность соединений возрастала в ряду: «Фотосенс» < Zn, Mg, H2Pc(S03)38 < Zn, Mg, H2Pc(SOs)3 < H2Pc(S03b < Zn, Mg, HP^SOsUs (ИК50 составляла 2,5±0,7, 1,8±0,3, 0,6±0,2 и 0,55±0,08, 0,19±0,04 мкМ соответственно; рис. 1).

Отмечено, что при варьировании времени инкубации до воздействия от 30 минут до 6 часов все ФС проявляли максимальную фотоиндуциро-ванную активность при 2-часовой инкубации. При увеличении времени инкубации до 6 часов величина ИК50 изменялась незначительно.

Таким образом, красители быстро проникали в клетки и накапливались в них. На примере безметального и магниевого производных (4, 5) Рс на рис. 2 представлены зависимости ингибирования пролиферации опухолевых клеток от времени инкубации при ФДВ.

Для оценки роли центрального атома металла производных Рс при ФДВ in vitro (культура клеток НЕр2) проведено изучение безметального Рс (H2Pc(S03)~25; 4), магниевого и цинкового комплексов (MgPc(S03)~2,5 (5) и ZnPc(S03)~2,5 (6), соответственно. Показано, что эффективность данных соединений была сопоставима, причем оказалась значительно выше, чем у «Фотосенса» (рис. 3).

Косвенная оценка внутриклеточного накопления ФС при световом воздействии в присутствии соединений в среде во время облучения и с их удалением непосредственно перед облучением показала, что ФС быстро проникают в клетки и накапливаются в них (фотоиндуцированная активность ФС

относительно клеток НЕр2 не снижалась при их удалении из среды; рис. 4).

Для углубленного изучения в системе in vitro отобран образец безметального Рс со степенью сульфирования 2,5 (H2Pc(S03)~2,5), который характеризовался максимальной активностью. На опухолевых клетках человека - аденокарциноме легкого (А549), карциноме мочевого пузыря (Т24) и карциноме толстой кишки (НТ29), а также лимфоме Бер-китта (Raji) - проведено сравнительное изучение его активности. Показано, что наиболее чувствительными оказались клетки культуры Raji (ИК50 -0,04±0,07 мкМ), менее чувствительной - А549 (ИК50 - 0,52±0,11 мкМ), самыми устойчивыми оказались клетки культур Т24 и НТ29 (ИК50 1,8±0,1мкМ и 3,2±0,08мкМ соответственно).

Положительно заряженные Рс Положительно заряженные Рс рассматриваются как потенциальные агенты не только для ФДТ рака, но и для антимикробной ФДТ. Изучены кати-онные производные Рс, отличающиеся центральными атомами металла и несущими заряд заместителями - остатками солей четвертичных аммониевых оснований (табл. 3).

Стабильность красителей в динамике

Анализ полученных данных показал, что из всех изученных соединений безметальное холино-вое производное Рс H2PcChol8 (15) характеризовалось наименьшей устойчивостью в среде Игла с добавлением 7% ЭТС, поэтому в дальнейших экспериментах его не использовали.

Соединения 13; 14; 16 и 17 характеризовались стабильностью в динамике (табл. 4).

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

При оценке фотовыцветания ФС в культураль-ной среде выявлено, что все соединения характеризовались устойчивостью при световом воздействии.

Фотоиндуцированная активность катионных производных Рс на опухолевых клетках в культуре В ряду холиновых и пиридиниевых производных наибольшей фотоиндуцированной противоопухолевой активностью обладали цинковые комплексы, а меньшей активностью - алюминиевые комплексы (рис. 3).

Максимальная эффективность ФС при ФДВ выявлена при 2 часах инкубации, увеличение временного интервала до 6 часов не приводило к изменению величины ИК50 (табл. 5).

Для наиболее активных ФС 13 и 16 показано, что они эффективно проникают в опухолевые клетки и накапливаются в них.

Так, проведение облучения непосредственно после удаления ФС из среды инкубации не приводило к изменению фотоиндуцированной цитоток-сичности данных ФС (ИК50 при облучении в присутствии красителей составляла 0,29±0,07 мкМ и 0,30±0,11 мкМ, а при их удалении - 0,32±0,08 мкМ и 0,29±0,10 мкМ соответственно).

Рис. 1. Величина ИК производных Рс: гпрессоот (1), ИРС(80э \ (7),

А1Рс(соои); (2) И2Рс(80з)1 5(3),

И^Рс(803)1255(4), ЫёРс(8(33)2255(5), 2пРс(80з)3), Время инкубации 2 часа. Культура клеток НЕр2

Мм Рс(8Ь33)3(8), гп Рс(80з)з(9), И Рс(80 3 3 (10),

МмРс(8д18 8 (11), 2пРс(80з)з3^8(12)

Рис. 2. Ингибирование пролиферации опухолевых клеток (НЕр2) при ФДВ с И2Рс(80з)~2,5 (4, 1) и МмРс(80з)~2,5 (5, 2) в зависимости от времени инкубации.

Рис. 3. Ингибирование пролиферации опухолевых клеток (НЕр2) при ФДВ с: И Рс(80 )~ (4, 1), М^Рс(8(3 )-2'5 (5, 2), гпРс(80 3~ 2 5(6, 3) и препарата2« Фотосенс» (4)

Рис. 4. Величина ИК Н Рс(80 )~ (4), MgPc(SO )~ (5) и 2пРс(80 )~ (б}1) в ^ависимойи от их присутс^5 вия в среде вс) врёмя облучения. Время инкубации 2 часа. Культура клеток НЕр2

Рис. 5. Величина ИК50 положительно заряженных Рс и «Фотосенс». Время инкубации 2 часа. Культура клеток НЕр2:

№ ФС

13 16

14 17

Соединение 2пРсСИо18 2пРсРут8 Л1РсСИо18 А1РсРут8

Фотосенс

ИК50, мкМ 0,3±0,08 0,35±0,1 13,0±0,1 25,0±0,1

2,00±0,08

Рис. 6. Величина ИК50 ZnPcChol (13) на различных клеточных линиях.

По расширенной программе скрининга с использованием наиболее активного положительно заряженного Рс-2пРсСИо18 (13) проведено сравнительное изучение эффективности фотодинамического воздействия на различных опухолевых клетках человека эпителиального происхождения: карцинома толтой кишки человека - НТ29, карцинома мочевого пузыря человека - Т24, аденокарцинома легкого человека - А549 и эпидермоидной карциномы горта-ноглотки - НЕр2 (рис. 6).

Показано, что чувствительность клеток к фотодинамическому воздействию с ФС возрастала в ряду: НТ29 < Т24 < Л549 < НЕр2 (ИК50 составляла 2,00±0,13, 1,07±0,12, 0,48±0,09 и 0,30±0,08 мкМ соответственно).

Следует отметить, что даже самые устойчивые клетки культуры (НТ29) в данном эксперименте погибали при достаточно низких концентрациях Рс, в то время как величина ИК50 официнального препарата «Фотосенс» для НТ29 составляла 19,0±0,5 мкМ.

Заключение

Таким образом, изученные отрицательно заряженные Рс стабильны в растворах в темновых условиях и оказались фотостабильными, чем выгодно отличались от ФС других классов (пирофео-форбида а и хлоринов). Сравнительная оценка эффективности соединений относительно клеток в культуре в зависимости от боковых заместителей показала, что активность октакарбокси-Рс цинка (1) и алюминия (2) оказалась существенно ниже (ИК50 200±15 мкМ и 130±20 мкМ, соответственно), чем сульфированных производных. Среди сульфированных Рс наиболее активными оказались безметальное соединение (4), а также магниевый (5) и цинковый (6) комплексы со степенью сульфирования 2,5 (ИК50 в среднем составляла 0,2±0,08 мкМ), в то время как препарат «Фотосенс», также относящийся к классу Рс, проявлял существенно меньшую фотоиндуцированную цитотоксичность (ИК50 = 2,0±0,1мкМ). Отмечено, что сульфированные

металлокомплексы и безметальное соединение эффективно проникают в опухолевые клетки и накапливаются в них. Безметальный Рс (4) выбран для дальнейших экспериментов на животных и на его основе разработан препарат «Фталосенс-лио», доклинические испытания которого находятся в стадии завершения.

Изученные катионные Рс характеризовались стабильностью в растворах и не подвергались фотовыцветанию при воздействии светом (за исключением безметального холинового производного). Показано, что их фотоиндуцированная активность не зависела от природы боковых заместителей, но наличие атома ц инка в молекуле в значительной

степени повышает специфическую активность соединений. Наибольшей эффективностью при ФДВ обладал цинковый комплекс с холиновым заместителем (13), который выбран для изучения в системе in vivo, и на его основе разработан препарат «Холо-сенс-лио».

Авторы выражают искреннюю благодарность за предоставление образцов для исследований сотрудникам ФГУП ГНЦ «НИОПиК»: вед. на-учн. сотр. Деркачевой В.М., вед. научн. сотр. Южаковой O.A., ст. научн. сотр. Соловьевой Л.И., зав. лаб. Негримовскому В.М.

Литература

1. Ганцев Ш.Х., Юсупов A.C. Плоскоклеточный рак кожи // «Практическая онкология». - 2012. - Т. 13, № 2. - С. 80-91.

2. Грин М.А. Синтез модифицированных природных хлорофиллов и изучение их свойств для бинарных методов терапии в онкологии. - Дисс. ... д-ра. хим. наук. - Москва, 2010.

3. Гуревич Д.Г., Меерович И.Г., Меерович Г.А. и др. Влияние размеров липосом на уровень и селективность накопления тиосенса в опухоли // Российский биотерапевтический журнал. - 2007. - Т. 6, № 2. - С. 45-9.

4. Дмитриева М.В., Оборотова H.A., Орлова О.Л. и др. Липосомальная лекарственная форма борхло-рина // Российский биотерапевтический журнал. - 2014. - Т. 13, № 1. - С. 37-42.

5. Дмитриева М.В., Полозкова А.П., Оборотова H.A. и др. Качественный анализ липосомальной лекарственной формы борхлорина // Российский биотерапевтический журнал. - 2014. - Т. 13, № 1. - С. 81.

6. Дмитриева М.В., Санарова Е.В., Полозкова А.П. и др. Анализ липосомальной лекарственной формы нового фотосенсибилизатора хлоринового ряда // Российский биотерапевтический журнал. - 2013. -Т. 12, № 2. - С. 28.

7. Дрожжина В.В., Осипчук Ю.С. Сравнительный анализ противоопухолевой активности фотосенсибилизаторов борированного хлорина и «борхлорина липосомального лиофилизата» после фотодинамической терапии саркомы М-1 крыс // Российский биотерапевтический журнал. - 2014. - Т. 13, № 3. - С. 45-50.

8. Кортава М.А., Оборотова H.A., Меерович Г.А. и др. Оценка фотодинамической активности стериче-ски стабилизированной лекарственной липосомальной формы и раствора Фотосенса на клеточной линии эпидермального рака кожи А-431 in vitro// Российский биотерапевтический журнал. - 2007. -Т. 6, № 1. - С. 18.

9. Кортава М.А., Рябова A.B., Игнатьева Е.В. и др. Изучение эффективности включения фотосенса в пространственно стабилизированные липосомы // Российский биотерапевтический журнал. - 2005. -Т. 4, № 4. - С. 96-101.

10. Красновский A.A. Фотодинамическое действие и синглетный кислород // Биофизика. - 2004. - Т. 49, вып.2. - C. 305-21.

11. Кульбачевская Н.Ю., Коняева О.И., Дмитриева М.В., Оборотова H.A. Изучение «острой» токсичности липосомальной лекарственной формы борхлорина // Российский биотерапевтический журнал. -2014. - Т. 13, № 3. - С. 51-6.

12. Лукъянец Е.А. Синтетический поиск фотосенсибилизаторов для ФДТ // Фотодинамическая терапия и фотодиагностика. - 2013. - Т. 13, № 3. - С. 3-16.

13. Меерович И.Г., Волков К.А., Меерович Г.А. и др. Предварительные исследования in vitro нового инфракрасного фотосенсибилизатора для фотодинамической терапии опухолей на основе мицеллярной дисперсии 4,5октакис(депцилтио)-3,6-октахлокорфталоцианина цинка // Российский биотерапевтический журнал. - 2014. - Т. 13, № 3. - С. 41-4.

14. Меерович И.Г., Оборотова H.A. Применение липосом в фотохимиотерапии: 1. Липосомы в ФДТ // Российский биотерапевтический журнал. - 2003. - Т. 2, № 4. - С. 3-8.

15. Миронов А.Ф., Грин М.А., Пантюшенко И.В. и др. Создание ИК-фотосенсибилизаторов на основе производных бактериохлорофилла А для фотодинамической терапии рака // Российский биотерапевтический журнал. - 2013. - Т. 12, № 2. - С. 56.

16. Миронов А.Ф. Фотосенсибилизаторы на основе порфиринов и родственных соединений для ФДТ рака // Итоги науки и техники. - 1990. - T.3. - C. 5-63.

17. Осипчук Ю.С., Дрожжина В.В. Фотодинамическая терапия саркомы М-1 крыс с использованием нового фотосенсибилизатора борхлорин липосомальный лиофилизат // Российский биотерапевтический журнал. - 2013. - Т. 12, № 4. - С. 47-50.

18. Пурихванидзе В.А., Странадко Е.Ф., Пономарев Г.В. Фотодинамическая терапия обширных и реце-дивных злокачественных поражений кожи и внутрикожных метастазов // Российский биотерапевтический журнал. - 2012. - Т. 11, № 2. - С. 43.

19. Санарова Е.В., Ланцова A.B., Дмитриева М.В. и др. Фотодинамическая терапия - способ повышения селективности и эффективности лечения опухолей фотосенсибилизатора // Российский биотерапевтический журнал. - 2014. - Т. 13, № 3. - С. 109-18.

20. Санарова Е.В., Оборотова H.A., Смирнова З.С. и др. Применение липосомальных систем доставки для создания нового эффективного противоопухолевого фотосенсибилизатора // Российский биотерапевтический журнал. - 2013. - Т. 12, № 2. - С. 72.

21. Смирнова З.С., Меерович И.Г., Лукьянец Е.А. и др. Фенилтиозамещенные фталоцианины - новые фотосенсибилизаторы ближнего инфракрасного диапазона // Российский биотерапевтический журнал. -2004. - Т. 3, № 1. - С. 54-60.

22. Смирнова З.С., Оборотова Н.А., Макарова О.А. и др. Эффективность и фармакокинетика липосо-мальной лекарственной формы фотосенсибилизатора «Фотосенс» на основе сульфафталоцианина // Химико-фармацевтический журнал. - 2005. - Т. 39, №7. - С. 3-7.

23. Страховская М.Г., Беленикина Н.С., Никитина В.В. и др. Перспективный фотосенсибилизатор для антимикробной фотодинамической терапии // Клиническая практика. - 2013. - № 1. - С. 25-30.

24. Чан Тхи Хай Иен, Поздеев В.И., Меерович Г.А. и др. Липосомальная лекарственная форма фотодита-зина // Российский биотерапевтический журнал. - 2010. -Т. 9, №2. - С. 105-7.

25. Чан Тхи Хай Иен, Раменская Г.В., Оборотова Н.А. Фотосенсибилизаторы хлоринового ряда в фотодинамической терапии опухолей // Российский биотерапевтический журнал. - 2009. - Т. 8, № 4. - С. 99-105.

26. Якубовская Р.И., Плотникова Е.А., Морозова Н.Б. и др. Перспективный фотосенсибилизатор нового поколения для фотодинамической терапии: мезо-тетра(3-пиридил)бактериохлорин // Российский биотерапевтический журнал. - 2014. - Т. 13,№ 1. - С. 143.

27. Acedo P., Stockert J.C., Cañete M., Villanueva A. Two combined photosensitizers: a goal for more effective photodynamic therapy of cancer // Cell Death Dis. - 2014. - 13. - P. 1-12.

28. Ascencio M, Collinet P, Cosson M. et al. The place of photodynamic therapy in gynecology //Gynecol Obstet Fertil. - 2007. - 35(11). - P. 1155-65.

29. Ball D.J., Mayhew S., Wood S.R. et al. A comparative study of the cellular uptake and photodynamic efficacy of three novel zinc phthalocyanines of different charge // Photochem Photobiol. - 1999. - 69(3). - P. 390-6.

30. Bayrak R., Akgay H.T., Beri§ F.S. et al. Synthesis, aggregation and spectroscopic studies of novel water soluble metal free, zinc, copper and magnesium phthalocyanines and investigation of their anti-bacterial properties // Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectrosc. - 2014. - 7(133). - P. 272-80.

31. Chissov V., Vashakmadse L., Butenko A. et al. Laparoscopic intraperitoneal photodynamic diagnosis (PDD) and photodynamic therapy (PDT) in oncology // Photodiagnosis and Photodynamic Therapy. - 2008. - 5(1) - P. 86-7.

32. Jori G., Brown S.B. Photosensitized inactivation of microorganisms // Photochem Photobiol Sci. - 2004. -3. - P. 403-5.

33. Lukyanets E.A., Nemykin V.N. The key role of peripheral substituents in the chemistry of phthalocyanines and their analogs // J. Porphyrins Phthalocyanines. - 2010. - 14. - P. 1-40.

34. Maduray K., Odhav B. The in vitro photodynamic effect of laser activated gallium, indium and iron phthalo-cyanine chlorides on human lung adenocarcinoma cells // J Photochem Photobiol B. - 2013. - 5(188). - P. 56-63.

35. Makarova E.A., Dzyuina E.V., Fukuda T. et al. Synthesis and spectroscopic and electrochemical studies of pyrazine- or pyridine-ring-fused tetraazachlorins, bacteriochlorins, and isobacteriochlorins // Inorg Chem. -2009. - 5(48). - P. 164-73.

36. Minnock A., Vernon D.I., Schofield J. et al. Mechanism of uptake of a cationic water-soluble pyridinium zinc phthalocyanine across the outer membrane of Escherichia coli // Antimicrob Agents Chemother. -2000. - 44(3). - P. 522-7.

37. Mosmann T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survivals: application to proliferation and cy-totoxity assay // Journal of Immunological Methods. - 1983. - 65. - P. 55-63.

38. Nemykin V.N., Lukyanets E.A. Synthesis of substituted phthalocyanines // ARKIVOC. - 2010. - I. - P. 136208.

39. Saini R., Poh C.F. Photodynamic therapy: a review and its prospective role in the management of oral potentially malignant disorders // Oral Dis. - 2013. - 19(5). - P. 440-51.

40. Wilson B.C., Patterson M.S. The physics, biophysics and technology of photodynamic therapy // Phys Med. Biol. - 2008. - 53(9). - P. 61-109.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АФДГ - антимикробная фотодинамическая терапия

ФДВ - фотодинамическое воздействие

ФДТ - фотодинамическая терапия

ФС - фотосенсибилизатор

Pc - фталоцианин

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.