biophBiomedical PhotonicsBiomedical Photonics2413-9432Non-profit partnership for development of domestic photodynamic therapy and photodiagnosis10.24931/2413-9432-2021-10-3-12-22bioph-501Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESФотодинамическая терапия экспериментальных опухолей различных морфологических типов с липосомальным борированным хлорином е6Photodynamic therapy of the experimental tumors of different morphological types with liposomal boronated chlorin е6АбрамоваО. Б.AbramovaO. B.

Обнинск

Obninsk

olyabramova@gmail.comДрожжинаВ. В.DrozhzhinaV. V.

Обнинск

Obninsk

ЧуриковаТ. П.ChurikovaT. P.

Обнинск

Obninsk

КозловцеваЕ. А.KozlovtcevaE. A.

Обнинск

Obninsk

АрхиповаЛ. М.ArkhipovaL. M.

Обнинск

Obninsk

КапланМ. А.KaplanM. A.

Обнинск

Obninsk

ИвановС. А.IvanovS. A.

Обнинск

Obninsk

КапринА. Д.KaprinA. D.

Обнинск

Obninsk

МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава РоссииРоссияA.Tsyb Medical Radiological Research Center – branch of the National Medical Research Radiological CenterRussian Federation2021271020211031222Copyright © Абрамова О.Б., Дрожжина В.В., Чурикова Т.П., Козловцева Е.А., Архипова Л.М., Каплан М.А., Иванов С.А., Каприн А.Д., 20212021Абрамова О.Б., Дрожжина В.В., Чурикова Т.П., Козловцева Е.А., Архипова Л.М., Каплан М.А., Иванов С.А., Каприн А.Д.Abramova O.B., Drozhzhina V.V., Churikova T.P., Kozlovtceva E.A., Arkhipova L.M., Kaplan M.A., Ivanov S.A., Kaprin A.D.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.pdt-journal.com/jour/article/view/501

Обобщены результаты исследований эффективности фотодинамической терапии (ФДТ) с использованием нового отечественного фотосенсибилизатора липосомального борированного хлорина е6 после его парентерального введения (внутрибрюшинное и внутривенное). Противоопухолевую эффективность препарата оценивали на моделях перевивных опухолей: саркома М–1 и альвеолярный рак печени РС–1 у крыс, меланома В16 и карцинома Эрлиха у мышей. Опухоли перевивали подкожно в область бедра животных. Цель исследования состояла в определении оптимальных режимов ФДТ, позволяющих добиться максимального противоопухолевого эффекта до 21 сут после проведения ФДТ. Терапию проводили под контролем накопления фотосенсибилизатора в опухолевой и окружающих тканях бедра, осуществляя подбор доз препарата и параметров лазерного излучения (плотность энергии и плотность мощности). Эффективность терапии оценивали по следующим параметрам: торможение роста опухоли, процент животных с полной регрессией опухоли, коэффициент абсолютного прироста опухоли у животных с продолженным ростом. Результаты исследований показали, что отечественный фотосенсибилизатор липосомальный борированный хлорин е6 обладает высокой противоопухолевой активностью in vivo. При экспериментальном исследовании фотосенсибилизатора при определенных режимах ФДТ получен максимальный противоопухолевый эффект (полная регрессия опухоли у 100% животных) до 21 сут после проведения ФДТ на всех использованных опухолевых моделях.

The article summarizes the results of studies of the effectiveness of photodynamic therapy using a new domestic photosensitizer liposomal borated chlorin e6 (LBC) after its parenteral administration (intraperitoneal and intravenous). Antitumor efficacy was evaluated in rats with M-1 sarcoma and PC-1 alveolar liver cancer and mice with B16 melanoma and Ehrlich’s carcinoma, which were transplanted subcutaneously into the thigh area of the animals. The aim of the study was to determine the optimal regimes of photodynamic therapy that would allow achieving the maximum antitumor effect up to 21 days after the photodynamic therapy. The therapy was carried out under the control of the accumulation of the photosensitizer in the tumor and surrounding tissues of the thigh by selecting the doses of the drug and the parameters of laser radiation (energy density and power density). The effectiveness of therapy was assessed by the inhibition of tumor growth, by the percentage of animals with complete tumor regression, by the absolute growth rate in animals with continued tumor growth compared to controls. The results of our studies have shown that the domestic photosensitizer liposomal borated chlorin e6 has high antitumor activity in vivo. In an experimental study of the photosensitizer under certain PDT modes, the maximum antitumor effect (complete tumor regression in 100% of animals) was obtained up to 21 days after PDT in all tumor models used.

фотодинамическая терапияфармакокинетикалазерлипосомальный борированный хлорин е6саркома М–1 крысальвеолярный рак печени РС–1 крысмеланома В16 мышейкарцинома Эрлиха мышейphotodynamic therapypharmacokineticslaserliposomal borated chlorin e6rat sarcoma M-1rat alveolar cancer liver PC-1mouse melanoma В16mouse Ehrlich’s carcinomaReferencesFilonenko E. V. The history of development of fluorescence diagnosis and photodynamic therapy and their capabilities in oncology//Russian Journal of General Chemistry. – 2015. – Vol. 85 (1). – P. 211–216.Filonenko E. V. The history of development of fluorescence diagnosis and photodynamic therapy and their capabilities in oncology. Russian Journal of General Chemistry, 2015, Vol. 85 (1), рр. 211–216.Ancély Ferreira dos Santos, Daria Raquel Queiroz de Almeida, Leticia Ferreira Terra, Maurício S. Baptista, Leticia Labriola. Photodynamic therapy in cancer treatment – an update review//J Cancer Metastasis Treat. – 2019. – Vol. 25. (3). – Р.1–20.Ancély Ferreira dos Santos, Daria Raquel Queiroz de Almeida, Leticia Ferreira Terra, Maurício S. Baptista, Leticia Labriola. Photodynamic therapy in cancer treatment – an update review. J Cancer Metastasis Treat, 2019, Vol. 25. (3), рр.1–20.Allison, R. R. Photodynamic Therapy: PDT Mechanisms., R. R. Allison, K. Moghissi//Clin. Endosc. – 2013. – Vol. 46. – Р. 24–29.Allison, R. R. Photodynamic Therapy: PDT Mechanisms., R. R. Allison, K. Moghissi. Clin. Endosc, 2013, Vol. 46, рр. 24–29.Бикбов Э. Н., Привалов В. А., Куренков Е. Л. Динамика морфологических изменений в опухоли при ФДТ в эксперименте//Иероглиф. – 2009. – № 21 – С. 41–59.Bikbov E. N., Privalov V. A., Kurenkov E. L. Dynamics of morphological changes in the tumor in PDT in the experiment. Ieroglif, 2009, № 21, рр. 41–59. (in Russian)Juan Zhang, Chengshi Jiang, João Paulo Figueiró Longo, Ricardo Bentes Azevedo, Hua Zhang, Luis Alexandre Muehlmann. An updated overview on the development of new photosensitizers for anticancer photodynamic therapy//Acta Pharmaceutica Sinica B. – 2017. – Review. – P. 1–10.Juan Zhang, Chengshi Jiang, João Paulo Figueiró Longo et al. An updated overview on the development of new photosensitizers for anticancer photodynamic therapy. Acta Pharmaceutica Sinica B, 2017, Review, рр. 1–10.Пономарев Г. В. Перспективы создания фотосенсибилизаторов на основе природного хлорофилла А//Российский биотерапевтический журнал. – 2007. Т. 6, № 1. – С. 24.Ponomarev G. V. Prospects for creating photosensitizers based on natural chlorophyll A. Rossijskij bioterapevticheskij zhurnal, 2007, Vol. 6 (1), p. 24. (in Russian).Странадко Е. Ф., Рябов М. В. Фотосенсибилизаторы хлориновой группы – шаг вперед в развитии фотодинамической терапии//Альманах клинической медицины. – 2006. – Т. ХII. – С. 36–37.Stranadko E. F., Ryabov M. V. Photosensitizers of the chlorin group – a step forward in the development of photodynamic therapy. Almanah klinicheskoj mediciny, 2006, Vol. XII, pp. 36–37. (in Russian).Чан Тхи Хай Иен, Г. В. Раменская, Н. А. Оборотова. Фотосенсибилизаторы хлоринового ряда в фотодинамической терапии опухолей//Российский биотерапевтический журнал. – 2009. –T. 4, № 8. – С. 99–105.Chan Thi Hai Yen, G. V. Ramenskaya, N. A. Oborotova. Photosensitizers of the chlorin series in photodynamic therapy of tumors. Rossijskij bioterapevticheskij zhurnal, 2009, Vol. 4 (8), pp. 99–105. (in Russian)А. О. Райков, А. Хашем, М. А. Барышникова. Липосомы для направленной доставки противоопухолевых препаратов//Российский биотерапевтический журнал. – 2015. – Т. 15, № 2. – С. 90–96.A. O. Raikov, A. Hashem, M. A. Baryshnikova. Liposomes for targeted delivery of antitumor drugs. Rossijskij bioterapevticheskij zhurnal, 2015, Vol. 15 (2), pp. 90–96. (in Russian).Круглякова А. А. Особенности фармакокинетики липосомальных препаратов//Разработка и регистрация лекарственных средств. – 2012. – № 1. – С. 37–40.Kruglyakova A. A. Features of pharmacokinetics of liposomal preparations. Razrabotka i registracija lekarstvennyh sredstv, 2012, No. 1, pp. 37–40. (in Russian).Дмитриева М. В., Оборотова Н. А., Орлова О. Л., Полозкова А. П., Агапов И. И., Кирпичников М. П. Липосомальная лекарственная форма борхлорина//Российский биотерапевтический журнал. – 2014. – Т. 13, № 1. – С. 31–36.Dmitrieva M. V., Oborotova N. A., Orlova O. L. et al. Liposomal dosage form of borchlorin. Rossijskij bioterapevticheskij zhurnal, 2014, Vol. 13 (1), pp. 31–36. (in Russian).Дмитриева М. В. Создание липосомальной лекарственной формы фотосенсибилизатора на основе борированного хлорина//Диссертация на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук. Москва, 2015.Dmitrieva M. V. Creation of a liposomal dosage form of a photosensitizer based on borinated chloride. Dissertation for the degree of Candidate of Pharmaceutical Sciences. Moscow, 2015. (in Russian)Ruud Weijer, Mans Broekgaarden, Milan Kos, Remko van Vught, Erik A. J. Rauws, Eefjan Breukink, Thomas M.van Gulik, Gert Storm, Michal Heger. Enhancing photodynamic therapy of refractory solid cancers: Combining second-generation photosensitizers with multi-targeted liposomal delivery//Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews. – 2015. – Vol. 23. – P. 103–131.Ruud Weijer, Mans Broekgaarden, Milan Kos. et al. Enhancing photodynamic therapy of refractory solid cancers: Combining second-generation photosensitizers with multi-targeted liposomal delivery. Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews, 2015, Vol. 23, рр. 103–131.L. A. Muehlmann, G. A. Joanitti, J. R. Silva, J. P. F. Longo, R. B. Azevedo. Liposomal photosensitizers: potential platforms for anticancer photodynamic therapy//Brazilian journal of medical and biological research. – 2011. – Vol. 44. – 729–737.L. A. Muehlmann, G. A. Joanitti, J. R. Silva, et al. Liposomal photosensitizers: potential platforms for anticancer photodynamic therapy. Brazilian journal of medical and biological research, 2011, Vol. 44, рр. 729–737.Оборотова Н. А. Липосомальные лекарственные формы противоопухолевых препаратов (обзор)//Хим. фарм. журнал. – 2001. – Т. 35, № 4. – С. 32–38.Oborotova N. A. Liposomal dosage forms of antitumor drugs (review). Himiko-farmacevticheskij zhurnal, 2001, Vol. 35 (4), рp. 32–38. (in Russian).Mathias Viard, Anu Puri. Chapter One – Stimuli-Sensitive Liposomes: Lipids as Gateways for Cargo Release//Advances in Planar Lipid Bilayers and Liposomes. – 2015. – Vol. 22. – P. 1–41.Mathias Viard, Anu Puri. Chapter One – Stimuli-Sensitive Liposomes: Lipids as Gateways for Cargo Release. Advances in Planar Lipid Bilayers and Liposomes, 2015, Vol. 22, рр. 1–41.Luguya R, Fronczek F.R, Smith K.M, Vicente M. G. Synthesis of novel carboranyl chlorins with dual application in boron neutron Capture therapy (BNCT) and photodynamic therapy (PDT)//Appl Radiat Isot. –2004. – Vol.61. – P. 1117–1123.Luguya R, Fronczek F.R, Smith K.M, Vicente M. G. Synthesis of novel carboranyl chlorins with dual application in boron neutron Capture therapy (BNCT) and photodynamic therapy (PDT). Appl Radiat Isot, 2004, Vol.61, рр. 1117–1123.Игнатова А. А., Маслова А. С., Кирпичников М. П., Феофанов А. В. Взаимодействие фотосенсибилизатора 13,15-N-(3’-гидроксипропил) циклоимида хлорина p6 с нормальны- ми и раковыми клетками крови//Биоорганическая химия. – 2009. – Т. 35, № 6. – С. 830–836.Ignatova A. A., Maslova A. S., Kirpichnikov M. P., Feofanov A. V. Interaction of photosensitizer 13,15-N – (3'-hydroxypropyl) cycloimide of chloride p6 with normal and cancer blood cells. Bioorganicheskaja himija, 2009, Vol. 35 (6), рp. 830–836. (in Russian).Рокицкая Т. И., Зайцев А. В., Ольшевская В. А., Калинин В. Н., Мойсенович М. М., Агапов И. И., Антоненко Ю. Н. Борированные производные хлорина е6 и фторсодержащих порфиринов как проникающие анионы: исследование на бислойных липидных мембранах//Биохимия. –2012.– Т. 77, №. 9. – С. 1177–1185.Rokitskaya T. I., Zaitsev A. V., Olshevskaya V. A., et al. Borinated derivatives of e6 chloride and fluorinated porphyrins as penetrating anions: a study on bilayer lipid membranes. Biohimija, 2012, Vol. 77 (9), рp. 1177–1185. (in Russian).Yuri N. Antonenko, Elena A. Kotova, Elena O. Omarova, Tatyana I. Rokitskaya, Valentina A. Ol’shevskaya, Valery N. Kalinin, Roza G. Nikitina, Julia S. Osipchuk, Mikhail A. Kaplan, Alla A. Ramonova, Mikhail M. Moisenovich, Igor I. Agapov, Mikhail P. Kirpichnikov. Photodynamic activity of the boronated chlorin e6 amide in artificial and cellular membranes//Biochimica et Biophysica Acta. – 2014. – Vol. 1838 (3). – P. 793–801.Y. N. Antonenko, E. A. Kotova, E. O. Omarova, et al. Photodynamic activity of the boronated chlorin e6 amide in artificial and cellular membranes. Biochimica et Biophysica Acta, 2014, Vol. 1838 (3), рр. 793–801.Ryuji Asano, Amon Nagami, Yuki Fukumoto, Kaori Miura, Futoshi Yazama, Hideyuki Ito, Isao Sakata, Akihiro Tai. Synthesis and biological evaluation of new boron-containing chlorin derivatives as agents for both photodynamic therapy and boron neutron capture therapy of cancer//Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. – 2014. – Vol. 24 (5). – P. 1339–1343.Ryuji Asano, Amon Nagami, Yuki Fukumoto, et al. Synthesis and biological evaluation of new boron-containing chlorin derivatives as agents for both photodynamic therapy and boron neutron capture therapy of cancer. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 2014, Vol. 24 (5), рр. 1339–1343.Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств//М. Гриф и К. 2012.– Часть 1.– С. 640–670.Guidelines for conducting preclinical studies of medicinal products. M. Grif and K, 2012, Part 1, pp. 640–670. (in Russian).Ю. С. Осипчук, В. В. Дрожжина. Фотодинамическая терапия саркомы М-1 крыс с использованием нового фотосенсибилизатора борхлорин липосомальный лиофилизат//Российский биотерапевтический журнал. – 2013.– Т. 12, № 4.– С. 47–50.Yu. S. Osipchuk, V. V. Drozhzhina. Photodynamic therapy of rat sarcoma M-1 using a new photosensitizer borchlorin liposomal lyophilizate. Rossijskij bioterapevticheskij zhurnal, 2013, Vol. 12 (4), pp. 47–50. (in Russian).Панченков Д. Н., Леонов С. Д., Родин А. В. Разработка алгоритма биоимпедансного анализа новообразований на модели перевиваемой опухоли РС-1 в эксперименте//vestnik–surgery.ru> arhiv/20/20_3. pdf. 201/3. C. 287–291.Panchenkov D. N., Leonov S. D., Rodin A. V. Development of an algorithm for bioimpedance analysis of neoplasms on a model of a transferable tumor MS-1 in an experiment. vestnik–surgery. ru> arhiv/20/20_3. pdf., 2013, рр. 287–291. (in Russian).М. А. Каплан, В. Н. Галкин, Ю. С. Романко, Ю. С. Осипчук, В. В. Дрожжина, Т. И. Малова, В. А. Ольшевская. Изучение эффективности фотодинамической терапии экспериментальной опухоли РС-1 с использованием липосомального фотосенсибилизатора на основе борированного хлорина е6//Радиация и риск. –2016.– Т. 25, № 3.– С. 57–65.M. A. Kaplan, V. N. Galkin, Yu. S. Romanko, et al. Study of the effectiveness of photodynamic therapy of an experimental MS-1 tumor using a liposomal photosensitizer based on borinated chloride e6. Radiacija i risk, 2016, Vol. 25 (3), pp. 57–65. (in Russian).Ю.С, Осипчук, М. А. Каплан, В. В. Дрожжина. Фотодинамическая терапия меланомы В16 у мышей с новым фотосенсибилизатором борированным хлорином//Biomedical Photonics Engineering. – 2015 –Т.– 4, № 2.– С. 3–8.Yu. S., Osipchuk, M. A. Kaplan, V. V. Drozhzhina. Photodynamic therapy of B16 melanoma in mice with a new photosensitizer borated chloride. Biomedical Photonics Engineering, 2015, Vol. 4 (2), рp. 3–8. (in Russian).Бурмистрова Н. В., Дрожжина В. В., Каплан М. А., Южаков В. В., Бандурко Л. Н., Цыганова М. Г., Иванов С. А., Архипова Л. М., Абрамова О. Б. Фотодинамическая активность липосомального борированного хлорина е6//Радиация и риск. – 2019. – Т. 28. № 4. – С. 96–107. DOI: 10.21870/0131–3878–2019–28–4–96–107.Burmistrova N. V., Drozhzhina V. V., Kaplan M. A., et al. Photodynamic activity of liposomal borinated chlorin e6. Radiacija i risk, 2019, Vol. 28 (4), pp. 96–107. DOI: 10.21870/0131–3878–2019–28–4-96–107. (in Russian).Дрожжина В. В., Осипчук Ю. С. Сравнительный анализ противоопухолевой активности фотосенсибилизаторов борированного хлорина и борхлорина липосомального лиофилизат после фотодинамической терапии саркомы М-1 крыс//Российский биотерапевтический журнал. – 2014. – Т. 13, № 3. – С. 45–50.Drozhzhina V. V., Osipchuk Yu. S. Comparative analysis of antitumor activity of photosensitizers of borinated chloride and borchlorin liposomal lyophilizate after photodynamic therapy of rat sarcoma M-1. Rossijskij bioterapevticheskij zhurnal, 2014, Vol. 13 (3), pp. 45–50. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.