Введение к работе
Актуальность исследования
Проблема постановки своевременного и точного диагноза является одной из основных проблем клинической медицины. Для её решения используются достижения и конкретные результаты исследований в сфере многих фундаментальных наук: радиобиологии, радиохимии, радиофармацевтики. Именно таким симбиозом естественных и точных наук является такие направления ядерной медицины как радионуклидная диагностика и радионуклидная терапия. Технологии ядерной медицины играют важную роль в диагностике и терапии таких социально значимых заболеваний как онкологические. Чем больший выбор диагностических и лекарственных радиофармацевтических препаратов будет в арсенале у специалистов ядерной медицины, тем в более широко они могут быть применимы и в тем больших случаях будет возможно оказание своевременной, адекватной и эффективной помощи пациенту.
Генераторные радионуклиды технеций-99м и рений-188 обладают весьма полезными ядерно-физическими свойствами для диагностики и терапии злокачественных опухолей. Также немаловажным преимуществом этих радионуклидов является возможность их получения непосредственно в клинических условиях. Эти обстоятельства способствуют привлечению особого внимания к поиску, синтезу и изучению биологических свойств различных соединений, меченных как технецием-99м, так и рением-188. Далее на их основе разрабатываются лекарственные формы радиофармацевтических препаратов диагностического или терапевтического назначения.
Определенные трудности в получении новых радиофармацевтических препаратов на основе 99mTc и 188Re вносит невозможность прямого введения этих радионуклидов в структуру большинства тех веществ (например, аминокислот, пептидов, белков), которые могут стать "адресными носителями" в составе диагностического или лечебного РФП. Внимание исследователей, работающих в сфере ядерной медицины, привлекает металлоорганический фрагмент трикарбонилтехнеция-99м (рения-188), который входит в состав водорастворимого комплекса M(CO)3(H2O)3+ и может быть использован для прямого мечения различных биологически активных молекул. Среди такого рода комплексов в настоящее время ведется активный поиск перспективных соединений, предназначенных для диагностики (99mTc) или терапии (188Re) различных, главным образом злокачественных, патологических состояний.
Более детальное исследование биологического поведения различных комплексов трикарбонилтехнеция-99м (рения-188) позволит оценить возможность их применения в ядерной медицине, как потенциальных диагностических или терапевтических агентов, что является крайне актуальным в настоящее время.
Цель исследования
Цель настоящего исследования заключается в экспериментальной оценке возможности использования комплексов 99mTc-трикарбонила и 188Re-трикарбонила с цитратом и октреотидом (синтетическим аналогом соматостатина) для получения диагностических и лечебных радиофармацевтических препаратов.
Задачи исследования:
-
Изучить специфичность и прочность связывания комплексов 99mTc-трикарбонил цитрат, 99mTc-трикарбонил октреотид, 188Re-трикарбонил цитрат и 188Re-трикарбонил октреотид опухолевыми клетками in vitro;
-
Изучить распределение комплексов 99mTc-трикарбонил цитрат, 99mTc-трикарбонил октреотид в организме животных–опухоленосителей;
-
Оценить возможность визуализации опухолевых очагов у лабораторных животных при использовании комплексов трикарбонилтехнеция-99м.
-
Изучить специфичность, прочность связывания и эффективность воздействия комплексов 188Re-трикарбонил цитрат и 188Re-трикарбонил октреотид на культуры опухолевых клеток по показателю их выживаемости;
-
Изучить распределение комплексов 188Re-трикарбонил цитрат и 188Re-трикарбонил октреотид у животных-опухоленосителей и дать прогноз относительно возможности достижения терапевтической дозы бета-излучения в экспериментальном опухолевом очаге;
-
Оценить влияние замены радионуклида технеций-99м на рений-188 в трикарбонильных комплексах цитрата и октреотида на их биологические характеристики.
Научная новизна исследования заключается в том, что впервые:
- исследованы динамика и характер накопления, а также получены количественные данные о специфическом связывании комплексов 99mTc-трикарбонил цитрат, 99mTc-трикарбонил октреотид, 188Re-трикарбонил цитрат и 188Re-трикарбонил октреотид с клетками меланомы В16 и аденокарциномы молочной железы MCF 7;
- по критерию выживаемости in vitro показана эффективность воздействия комплексов 188Re-трикарбонил цитрат и 188Re-трикарбонил октреотид на культуру опухолевых клеток меланомы B 16 и аденокарциномы молочной железы MCF 7. Для клеток меланомы B 16 и аденокарциномы молочной железы MCF 7 определены величины средней летальной объемной активности изученных комплексов рения-188 и средней летальной дозы бета-излучения, создаваемой данными соединениями в монослое опухолевых клеток;
- исследовано распределение комплексов 99mTc-трикарбонил цитрат и 99mTc-трикарбонил октреотид в организме животных с имплантированными меланомой и аденокарциномой молочной железы. Показана возможность визуализации указанных опухолей методом однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ);
- исследовано распределение комплексов 188Re-трикарбонил цитрат и 188Re-трикарбонил октреотид в организме животных с имплантированными меланомой и аденокарциномой молочной железы;
- показано значительное накопление комплексов 188Re-трикарбонил цитрат и 188Re-трикарбонил октреотид в экспериментальных опухолевых очагах, что свидетельствует о принципиальной возможности их использования в терапии злокачественных новообразований различной этиологии;
- по результатам проведенных экспериментов, показана возможность применения комплексов 99mTc-трикарбонил цитрат, 99mTc-трикарбонил октреотид, 188Re-трикарбонил цитрат и 188Re-трикарбонил октреотид в ядерной медицине.
Научно-практическая значимость исследования
Результаты исследований показывают, что комплексы 99mTc-трикарбонил цитрат, 99mTc-трикарбонил октреотид, 188Re-трикарбонил цитрат и 188Re-трикарбонил октреотид избирательно накапливаются клетками меланомы и аденокарциномы молочной железы in vitro и in vivo. Данные, полученные экспериментальным путем, свидетельствуют о возможности достижения терапевтической дозы бета-излучения в опухолевом очаге при использовании комплексов 188Re-трикарбонил цитрат и 188Re-трикарбонил октреотид. Показана возможность визуализации экспериментальных опухолевых очагов с помощью 99mTc-трикарбонил цитрата и 99mTc-трикарбонил октреотида методом ОФЭКТ. В перспективе изученные комплексы трикарбонилтехнеция-99м и трикарбонилрения-188 могут быть использованы для получения туморотропных радиофармацевтических препаратов диагностического и терапевтического назначения.
В процессе выполнения диссертационной работы, был выполнен полный объем исследований биологических характеристик комплекса 99mTc-трикарбонил цитрат, соответствующий требованиям, предъявляемым к доклиническим испытаниям диагностических РФП. Данное соединение рекомендовано для дальнейшего клинического изучения.
Результаты исследований биологического поведения изучаемых соединений будут весьма полезны при разработке новых радиофармацевтических препаратов, предназначенных для диагностики и терапии ряда онкологических заболеваний.
Положения, выносимые на защиту:
1. В условиях in vitro 99mTc-трикарбонил цитрат и 99mTc-трикарбонил октреотид обладают тропностью к клеткам меланомы B 16 и аденокарциномы молочной железы MCF 7;
2. 99mTc-трикарбонил цитрат и 99mTc-трикарбонил октреотид проявляют выраженную туморотропность у животных с трансплантированными меланомой B 16 и аденокарциномой молочной железы Н+636;
3. С помощью 99mTc-трикарбонил цитрат и 99mTc-трикарбонил октреотид возможна визуализация экспериментальных опухолевых очагов у животных – опухоленосителей методом однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ);
4. Замена радионуклида технеций-99м на рений-188 в трикарбонильных комплексах не влияет на их тропность к клеткам злокачественных новообразований - меланомы B 16 и аденокарциномы молочной железы MCF 7 и фармакокинетику у животных-опухоленосителей;
5. Количественная оценка цитотоксического действия 188Re-трикарбонил цитрат и 188Re-три-карбонил октреотид на клетки меланомы B 16 и аденокарциномы молочной железы MCF 7;
6. Уровни поглощенных доз при воздействии 188Re-трикарбонил цитрат и 188Re-трикарбонил октреотид: на монослой опухолевых клеток, соответствующие 37% выживаемости в условиях in vitro и в опухолевых очагах меланомы B 16 и аденокарциномы молочной железы Н+636 у животных – опухоленосителей после внутривенного введения указанных комплексов.
Личный вклад автора
Экспериментальные данные диссертационной работы получены при непосредственном участии автора в исследовании биологического поведения изучаемых соединений in vitro и in vivo. Синтез изученных соединений осуществлен совместно со старшим научным сотрудником лаборатории технологии и контроля качества радиофармпрепаратов ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА РФ А.О. Малышевой. Оценка поглощенных доз в монослое клеток и опухолевых очагах у экспериментальных животных выполнена автором совместно с доктором технических наук, профессором, ведущим научным сотрудником отделения радиоизотопной диагностики РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН Б.Я. Наркевичем и кандидатом технических наук, старшим научным сотрудником отдела № 8 ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА РФ А.В. Тултаевым.
Апробация диссертации
Основные положения диссертационной работы были представлены и обсуждены на следующих научных форумах: Всероссийская научно-техническая конференция "Современные проблемы ядерной медицины и радиофармацевтики" (Обнинск, 2002); конгресс Европейской ассоциации ядерной медицины (Амстердам, 2003 г.); IV Международная конференция по ядерной и радиационной физике (Алматы, 2003 г.); IV Российская конференция по радиохимии (Озерск, 2003 г.); Российская конференция "Современные проблемы ядерной медицины и радиофармацевтики" (Дубна, 2004 г.); XII Европейский симпозиум по радиофармацевтике и радиофармацевтическим препаратам (Сопот, 2004 г.); V Международная конференция "Ядерная и радиационная физика" (Алматы,2005); Международный симпозиум по технецию (Оараи, Япония, 2005 г.); III Всероссийский национальный конгресс лучевых диагностов и терапевтов "Радиология-2009" (Москва, 2009 г.); VII международная конференция "Ядерная и радиационная физика" (Алматы, 2009 г.); конгресс Европейской ассоциации ядерной медицины (Барселона, 2009 г.); VI Российская конференция по радиохимии "Радиохимия-2009" (Москва, 2009 г.).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 20 работ, из них - 6 публикаций в отечественных и зарубежных журналах; 14 - в материалах международных (8) и Российских конференций, съездов и симпозиумов.
Объем и структура диссертации
Диссертация изложена на 144 страницах машинописного текста. Состоит из введения, четырех глав, заключения и выводов. Данная научная работа иллюстрирована 22 рисунками и 15 таблицами. Библиографический указатель включает 119 источников, из них - 24 отечественных и 95 иностранных.
