GC-04. Индивидуальные и клеточно-инженерные носители для доставки терапевтических молекул: от создания до исследований in vivo
Тимофей Е. Карпов1,2, Альберт Р. Муслимов1,2, Дмитрий О. Антуганов2, Яна В. Тараканчикова2,3, Михаил В. Зюзин2,4, Александр С. Тимин1,2,5
1 НИИ детской онкологии, гематологии и трансплантологии им. Р. М. Горбачевой, Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. И. П. Павлова, Санкт-Петербург, Россия
2 Российский научный центр радиологии и хирургических технологий имени академика А. М. Гранова, Санкт-Петербург, Россия
3 Нанобиотехнологическая лаборатория, Санкт-Петербургский академический университет, Санкт-Петербург, Россия
4 Физико-технический факультет, Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия
5 Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия
Резюме
Введение
Основной задачей радионуклидной терапии является доставка необходимой терапевтической дозы ионизирующего излучения к опухоли, при этом ущерб здоровым тканям должен причиняться минимальный. Для эффективного лечения злокачественных новообразований следует выбирать соответствующие терапевтические радионуклиды, обеспечивающие необходимое количество энергии излучения для разрушения опухоли. Целью настоящей работы является изучение процессов инкапсуляции радиоизотопа 225Ac в CaCO3 частицы различных размеров (микро- и субмикрометрического), а также исследование возможности удержания дочерних изотопов инкапсулированного 225Ac в экспериментах in vitro и in vivo.
Материалы и методы
Ядра CaCO3 были получены путем смешивания в эквивалентных количествах солей CaCl2 и Na2CO3. Для создания полимерной оболочки носителей были использованы человеческий сывороточный альбумин (ЧСА) и дубильная кислота (ДК). Для процедуры радиактивного мечения был выбран хелатирующий агент pSCN-Bn-DOTA (Sigma-Aldrich). В присутствии уксусной кислоты и диэтилентриамин пентауксусной кислоты хелатор был ковалентно пришит к ЧСА и впоследствии модифицирован 225Ас. Для экспериментов in vitro была использована клеточная линия карциномы шейки матки человека (HELA), культивируемая в среде на основе Alpha Minimum Essential Medium (Alpha-MEM), с добавлением фетальной бычей сыворотки (ФБС, HyClone, USA), ультраглутамина I (Lonza, Switzerland) и пенициллина/стрептомицина (Biolot, Russia). Визуализация структур была проведена с использованием ацетоксиметил кальцеина (кальцеин AM), пропидия иодида (ПИ) и дигидрохлорид 4’, 6-диамидино-2’-фенилиндола (ДАПИ). Для экспериментов in vivo были использованы крысы линии Wistar возрастом 9-10 недель.
Результаты
Благодаря разработанной технологи инкапсулирования радиоизотопа, удалось достигнуть высокой эффективности удерживания дочерних изотопов: удержание 221Fr достигло 54,5±3,6% спустя 28 дней (утечка для 221Fr составила 45,5±3,6%, а для 213Bi <22%). In vivo эксперименты подтвердили способность частиц удерживать 225Ac и его дочерние изотопы. Активность «свободного» 213Bi при введении 225Ac-HSA в почках и моче была значительно выше в сравнении с разрабатываемыми носителями 225Ac. В частности, уровень активности от 225Ac-HSA в течение 240 часов находился в пределах 19÷20% для почек и от 26±3,1% до 16,5±4,1% для мочи. В то же время, при введении разрабатываемыми носителями 225Ac уровень активности в почках и моче был примерно одинаковым в течение всего периода наблюдения (от 4 до 240 ч) – менее 5%. Это свидетельствует об отсутствии значительной утечки дочерних изотопов из полимерных носителей.
Заключение
В данной работе были изучены CaCO3 частицы с полимерной оболочкой разного размера, используемые в качестве носителей для инкапсуляции 225Ac (терапевтического альфа-эмиттера) и удержания его дочерних изотопов во время испытаний in vitro и in vivo. Полная физико-химическая характеристика носителей подтвердила их биосовместимость и стабильность в биологических средах. Более того, не было обнаружено существенных морфологических изменений в почках, что свидетельствует о хороших удерживающих способностях разработанных носителей и, как следствие, их повышенном потенциале к удержанию токсичных дочерних радионуклидов во время альфа-терапии.
Благодарности
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 19-75-10010). Часть работы по взаимодействию разработанных частиц с биологическими системами поддержана Российским научным фондом (проект № 19-015-00098).
Ключевые слова
Полиэлектролитные капсулы, in vivo, биораспределение, радионуклиды, дочерние изотопы, удержание.
