А.В.Решетников. Фотосенсибилизаторы в современной клинической практике (обзор).

Введение

В настоящее время чувствительные к свету соединения (например, производные ряда хлорофилла) вызывают большой интерес с точки зрения лечения заболеваний.

В течение последних 30 лет сформировался соответствующий клинический подход, именуемый фотодинамической терапией (ФДТ), состоящий в последовательных операциях системного или местного введения лекарства (фотосенсибилизатора, ФС) в организм и лазерного облучения патологического очага на длине волны, соответствующей одному из максимумов поглощения ФС (как правило, длинноволновому).

Одной из проблем такого подхода является повышение селективности накопления ФС в патологическом очаге [1], так как следствием низкой селективности является невысокая эффективность лечения и повышенная чувствительность кожи к дневному свету.

С целью повышения этой селективности использовались такие приемы, как:

•  химическая модификация периферических заместителей ФС [2-5] - актуальное и бурно развивающееся направление химии этих соединений, по которому ежегодное количество публикаций составляет несколько сотен;

•  присоединение ФС к моноклональным антителам против опухолеассоциированных антигенов [2, 3];

•  образование комплексов ФС с липопротеинами [4];

•  использование ФС в виде липосомных препаратов [5, 6];

•  доставка с помощью векторов, способных селективно связываться с клеточными органеллами раковых клеток [ 10, 7].

В области медицинской химии есть тенденция к созданию соединений с заданными свойствами на основе так называемого структурно-функционального подхода. Этот подход применим, в частности, к конструированию и получению новых фотосенсибилизаторов (ФС) для фотодинамической терапии опухолей (ФДТ), характеризующихся повышенной тропностью к патологической ткани и высокой эффективностью воздействия на нее при облучении [ 2, 8 -12].

Результатом такого поиска стало появление в мировой медицинской практике ряда препаратов – ФС.

Данный обзор не претендует на исчерпывающий анализ и рассмотрение всех мировых ФС, а призван создать представление именно о лекарственных препаратах для ФДТ, т.е. о уже зарегистрированных и используемых в клинической практике ФС. Особый акцент делается на сопоставлении свойств ФС, на их разработчиках (владельцах) и последовательности их внедрения в клиническую практику.

1980-1985

Quadra Logic Technologies ( QLT ) Phototherapeutics Inc . (Канада)

Эта компания была создана в 1981 году, а в 1986 выпустила первый пакет акций под продвижение ФС “ Photofrin II ”. Данный ФС был разработан в 1979-1991 гг T . Dougherty (США), и структурно представляет собой глобулы с массой около 10 кДа, состоящие из олигомерных производных гематопорфирина-IX. В 2000 г. данный препарат был продан канадской фармацевтической компании Axcan Pharma Inc.

Начав процесс взаимодействия с FDA в 2000 г., QLT предложила вскоре 2 новых продукта - “ Visud y ne ”, ФС для применения в сфере офтальмологии (для лечения сосудистых новообразований сетчатки, вызванных возрастным дегенеративными изменением макулы, влажного типа) и “ Verteporfin ” - для лечения рака кожи. Обе лекарственные формы основаны на субстанции, состоящей из смеси двух монометиловых сложных эфиров по бензольному кольцу, конъюгированному с кольцом А протопорфирина- IX ( benzoporphyrin ring A ). Эти ФС разрабатывались D . Dolphin (Канада), начиная с 1980 г. Они гидрофобны (не растворяются в воде), т.е. способны смешиваться лишь с жирами (липидами) или их водными эмульсиями, либо детергентами.

ФС для использования в офтальмологии «Визудин» зарегистрирован в России компанией Novartis Ophthalmics (Франция) в марте 2002 г. (Рег.номер П N 013830/01-2002) и представляет собой порошок для приготовления раствора для инъекций по 15 мг во флаконах и пачках картонных. На данный момент, за истечением 5-ти-летнего срока регистрации, перерегистрации этого ФС в России пока не проведено.

Наиболее поздняя по времени разработка компании, QLT 0074, основана также на субстанции модифицированного по кольцу А бензопорфирина и предназначена для лечения ряда заболеваний, включая псориаз, ревматоидный артрит, аутоиммунные заболевания и рак кожи.

Первичные ссылки :

1) Pat. 5,028,621 (07/1991) USA / Dougherty T.J., Potter W.R., Weishaupt K.R. Drugs comprising porphyrins. // {as a continuation of Pat. 4,866,168 of 09/1989 and Pat. 4,649,151 of 05/1984}// C.A. - 1984. - V.101. - N14. - 116725y.

2) Dolphin D., J. Org. Chem.., 1980, 45, 5196.

1985-1990

Nippon Petrochemicals Company – Meiji Seika ( Япония )

В 1984 г. американские ученые ( J.Bommer , B.Burnham ) сообщили о создании ФС, отвечающего наиглавнейшим требованиям: сочетание хорошего накопления в опухоли с интенсивным поглощением в дальней (дальше, чем у Photofrin II ) красной части спектра. Так был открыт моно- L -аспартил-хлорин е 6 (МАСЕ), запатентованный в 1986 г. Nippon Petrochemicals Company (Япония) и лицензированный Meiji Seika Kaisha (Япония и Юго-Восточная Азия) и LightSciences (Япония и США).

Синонимы препарата – Talaporfin , LS 11, ME 2906, Mono - L - Aspartyl Chlorin e 6, NP e 6, NPE 6, Taporfin Sodium. Этот препарат активируют при помощи светоизлучающих диодов ( LED ) в области 650 нм.

В настоящее время этот препарат находится на II фазе клинических исследований в США по протоколу лечения поверхностных опухолей и III фазе клинических исследований в Японии по протоколам лечения рака кожи и ранних стадий рака легкого. В США идут исследования I фазы по протоколам: атеросклероз, ревматоидный артрит и в офтальмологии.

Первичные ссылки :

1) Pat. 4,656,186 (04/1987) USA / Bommer J.C., Burnham B.F. Tetrapyrrol Therapeutic Agents. // C.A. - 1987. - V.106. - N11. - 85048b.

2) Pat. 4,675,338 (06/1987) USA / Bommer J.C., Burnham B.F. Tetrapyrrol Therapeutic Agents. // C.A. - 1986. - V.105. - N15. - 133666e.

3) Allen R., Kessel D., et.al., Photodynamic therapy of superficial malignancies with Npe6 in man. In: Spinelli P, and others, eds. Photodynamic therapy and biomedical lasers. - New York : Elsevier Science. - 1992. - 44-445.

4) Talaporfin: LS 11, LS11, ME 2906, Mono-L-Aspartyl Chlorin e6, NP e6, NPE 6, Taporfin Sodium . - Drugs in R&D . - V . 4 .   - N 1 . – 2003 . - 69-71 .

Препарат “Фотолон”, изначально разработанный в 1986 г. Г.Кочубеевым и Г.Гуриновичем (СССР), ранее получали из крапивы, т.е. на основе производных хлорофиллов a и b . Поскольку в литературе тех лет не имеется сведений о химическом составе «Фотолона», то можно предположить, что он содержал смесь, подобную хлорину е из люцерны, описанному E .  Snyder и E .  Allen . Эта смесь могла содержать более 15 производных хлоринового ряда, что обусловливало ее низкую химическую стойкость и потерю растворимости в воде при хранении лиофильно высушенной формы, необходимость применять высокие терапевтические дозы (3-5 мг/кг), а также повышенное накопление ФС в здоровых коже и слизистых оболочках.

Впоследствии (П.Петров и НФЦ ОАО “Белмедпрепараты”) ФС “Фотолон” стали получать из цианобактерии рода Spirulina , сократив число возможных примесей (удалив производные ряда хлорофилла b ), стандартизовав состав и стабилизировав поливинилпирролидоном для улучшения водорастворимости лиофильно высушенной формы . Была отработана и масштабирована технология получения субстанции и лекарственной формы этого ФС.

Показания - фотодинамическая терапия злокачественных новообразований: рак кожи (плоскоклеточный и базальноклеточный), меланома, рак молочной железы и их внутрикожные метастазы, рак слизистых оболочек (вульвы, пищевода, прямой кишки), диагностика злокачественных новообразований спектрофлюоресцентным методом.

Фотолон был зарегистрирован в РФ в сентябре 2004 г и перерегистрирован в декабре 2006 г. в виде лиофилизата для приготовления раствора для инфузий по 25, 50 или 100 мг во флаконе или бутылке для кровезаменителей, помещенной в пачку картонную (Рег. № П N 015948/01). Эксклюзивным дистрибьютором препарата в РФ является компания ОАО НПП РУС-ФАРМА.

Первичные с сылки : Kostenich G.A., Zhuravkin I.N., Zhavrid E.A., Experimental Grounds for Using Chlorin E(6) in the Photodynamic Therapy of Malignant Tumors. // J. Photochem. Photobiol . - 1994. - V.22. - N3. - p. 211-217.

Cytopharm-Glaxo wellcome ( США )

Эти компании продвигают на рынок “ Hydroxyalkylporphycene ” – изомерный порфирин. Порфицены были открыты E . Vogel в 1986 г. Они поглощают свет с длиной волны около 630 нм, но имеют очень мощный максимум поглощения (в 10-20 раз интенсивнее, чем у порфиринов, например, чем у “ Photofrin II ”).

Первичные с сылки: Vogel E ., et . al . Porphycene – a novel porphyrin isomer . Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1986, 25, 257-259.

Эти компании продвигают на рынок металлокомплексы этиопурпуринов ( SnEt 2) и бензохлоринов, синтезируемых с 1987 г. A . Morgan (США).

SnET 2 – это ФС для применения в сфере офтальмологии (для лечения сосудистых новообразований сетчатки, вызванных возрастным дегенеративными изменением макулы, влажного типа), лечения саркомы Капоши, базальноклеточного рака кожи и метастазов рака молочной железы ( II фаза клинических исследований в США). PhotoPoint MV 0633 – это ФС для лечения ряда сердечно-сосудистых заболеваний, PhotoPoint MV 9411 – для лечения псориаза, а также для применения в офтальмологии, дерматологии, онкологии и при заболеваниях сердечно-сосудистой системы. Лекарственные формы под общим названием “ Photopoint ” проходят клинические исследования в США и Канаде, спонсируемые компанией “ LightSciences ”, имеющей лицензию.

Первичные с сылки:

1) Morgan A.R., et.al. Tin (IV) etiopurpurine dichloride: an alternative to DHE? Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng. (SPIE) 1987, 847, 172-179.

2) Morgan A.R., et.al. New photosensitizers for photodynamic therapy: a study of combined effects of metallopurpurine derivatives and light on transplantable bladder tumours. Cancer Res. 1988, 48, 194-198.

3) Morgan A.R., et.al. Metallopurpurins and light: effect on transplantable rat bladder tumours and murine skin. Photochem. Photobiol. 1990, 51, 589-592.

4) Razum N., et. al. SnEt2: clinical update. Proc. SPIE, 1996, 2675, 43-46.

МИТХТ им.М.В.Ломоносова (СССР)

А.Нокелем, А.Нижником и А.Мироновым в 1982-1994 годах был разработан первый российский ФС – «Фотогем», аналогичный Photofrin I . Первые сообщения о разработке отечественного аналога Photofrin I относятся к 1988 г. (А.Ф.Миронов и сотр.). Авторами были найдены условия его эффективного синтеза, разработан метод количественного определения состава с использованием гель-хроматографии, проведено сравнение полученных образцов с препаратом Photofrin I . Также была оценена эффективность различных порфиринов и полученного ФС для диагностики и ФДТ рака и показано, что полимерная фракция активнее мономерных порфиринов. Затем российский вариант Photofrin I получил коммерческое название “Фотогем”, проведены клинические исследования и получено разрешение на его медицинское применение в России в феврале 1999 г. Его достоинства и недостатки аналогичны Photofrin I I .

ФС «Фотогем » выпускается в форме лиофилизата для приготовления раствора для инъекций по 200 мг во флаконах для кровезаменителей емкостью 50 мл. Рег.№ 99/47/6. На данный момент, за истечением срока регистрации, перерегистрации этого ФС в России пока не проведено.

Показания - ф люоресцентная диагностика, фотодинамическая терапия (в составе комплексной химиолучевой терапии) злокачественных опухолей (с локализацией в коже, верхних дыхательных путях, трахее, бронхах, полости рта, пищеводе, желудке, прямой кишке, мочевом пузыре, влагалище, шейке матки): по радикальной программе - у больных с предраковыми заболеваниями (дисплазия III ст.), начальными формами (микроинвазия), поверхностными формами (I ст.), ранними рецидивами опухолей; по паллиативной программе - неоперабельные распространенные опухоли (III-IV ст.), резистентные к химиолучевой терапии.

Первичные ссылки:

1) Миронов А.Ф. Использование порфиринов для диагностики и терапии рака. // Тезисы докладов V Всесоюзной Конференции по координационной и физической химии порфиринов. - Иваново, 1988 . - c.13.

2) Пат. России 2063971 (11/ 1993 ) / Миронов А.Ф., Нокель А.Ю., Скобелкин О.К., Чиссов В.И., Соколов В.В., Странадко Е.Ф. Способ получения производного гематопорфирина. // Б.И. - 1996 . - №20. - c. 207 // C.A. - 1997 . - V.126. - N23. - 305494z.

PhotoCure (Норвегия)

Продвигает крем “ Metvix ” (метиловый эфир δ^˜- аминолевулиновой кислоты), и ряд других ее модифицированных производных, например, “ Hexvix ”. Эти субстанции были синтезированы в лаборатории J . Moan (Норвегия) в конце 1980-х. Препараты были зарегистрированы, начиная с 2001 г, сначала в Швеции, затем в других странах ЕС для лечения базальноклеточного рака кожи, кератозов и акне при активации красным светом (используются лампы на светоизлучающих диодах – LED ).

Первичные с сылки : Peng Q., Warloe T., Berg K., Moan J., et al. 5-Aminolevulinic acid-based photodynamic therapy: clinical research and future challenges. Cancer 1997, 79, 2282-2308.

Novartis – Ciba – Geigy ( Швейцария )

Продвигает “Zinc (II) Phthalocyanine” – синтетический гидрофобный ФС , для доставки которого применяют липосомальную эмульсию . Он был синтезирован в конце 1980-х.

Первичные с сылки : Duk S., et.al. Localization of zinc (II) phthalocyanine within implanted tumours after intravenous administration of a liposomal formulation. Proc. SPIE, 1995, 2371, 194-197.

1990-1995

Nippon Petrochemicals Company ( Япония )

В этот отрезок времени началось развитие Lysyl - chlorin p₆( LCP ), как следующего за MACE препарата хлоринового ряда. LCP был изначально синтезирован в 1993 г. в лаборатории K . M . Smith (США). В настоящее время этот ФС находится на III фазе клинических исследований в Японии.

Первичные с сылки :

1) Lee S.-J.H., Jagerovic N., Smith K.M. Use of the Chlorophyll Derivative, Purpurin-18, for Syntheses of Sensitizers for Use in Photodynamic Therapy. // J.Chem.Soc. Perkin Trans.1. - 1993. - p.2369-2377.

2) Pat. 5,330,741 (07/1994) USA / Smith K.M., Lee S.-J. Long-wavelength Water Soluble Chlorin Photosensitizers Useful for Photodynamic Therapy and Diagnosis of Tumors. // C.A. - 1994. - V.119. - 244560z.

Deprenyl USA Pharmaceuticals ( Канада )

Первичные ссылки: J.C.Kennedy, R.H.Pottier Endogenous protoporphyrin-IX, a clinically useful photosensitizer for photodynamic therapy. J. B-Biol. 1992, 14, 275-292.

ГНЦ ФГУП “НИОПИК”, РФ

С 1995 г. ГНЦ “НИОПИК” продвигает на рынок ФС «Фотосенс», изначально представлявший собой смесь алюминиевых комплексов сульфированных фталоцианинов, первоначально синтезированных Л.Томиловой (МГУ им.М.В.Ломоносова, СССР) в 1976 г. В декабре 2006 г. субстанция «Фотосенса» была перерегистрирована как гидроксиалюминия трисульфофталоцианин. Сведений о перерегистрации, за истечением срока регистрации, лекарственных форм этого ФС в России на данный момент не имеется. Показания - ФДТ злокачественных новообразований: в качестве альтернативного метода лечения - при раке кожи, раке нижней губы, опухолях слизистой оболочки полости рта (включая рак языка), при раке желудка (только в случае противопоказания оперативного метода лечения). В качестве паллиативного метода лечения - стенозирующий рак пищевода и желудка (с целью реканализации); в/к метастазы рака молочной железы, меланома. Флюоресцентная диагностика для выявления границ опухолей, скрытых опухолей, определения степени накопления препарата в опухоли и окружающих тканях, контроля за концентрацией препарата в коже и оценки продолжительности периода кожной фототоксичности.

Кроме того, ГНЦ “НИОПИК” разработал и продвигает на рынок ФС «Терафтал» (зарегистрирован феврале 2002 г., как субстанция, но на данный момент, за истечением срока регистрации, перерегистрации этого ФС в России пока не проведено) и «Аласенс» (зарегистрирован в январе 2003 г., Рег.№ Р N002148/01-2003. Препарат представляет собой порошок для приготовления раствора для внутриполостного введения 1.5 г во флаконах для кровезаменителей по 20 или 50 мл или 500 мг во флаконах по 10 мл в пачках картонных . Достоинства и недостатки аналогичны препарату Levulan).

Первичные ссылки:

1) Lukyanets E.A., Negrimovsky V.M., Yuzhakova O.A., et. al. Photosensitizer for photodynamic therapy. Russian patent No. 98116773, priority of 09.09.1998 Assignee: State Research Centre “NIOPIK”

2) Stranadko E.F. et.al. Photodynamic therapy of cancer: five year clinical experience. Proc. SPIE, 1997, 3191, 253-262.

1995-2000

Компания продвигает ФС 2-го поколения (хлоринового ряда), первоначально разработанный в 1991-1994 гг. А.Мещеряковой (РФ) в виде субстанции хлорина е₆, как основного компонента смеси водорастворимых хлоринов из цианобактерии рода Spirulina . Данная субстанция могла содержать порядка 8 производных хлоринового ряда, что обусловливало ее гетерогенность. На ее базе в 1994-1998 гг. А.Решетниковым (РФ) была разработана первая лекарственная форма «Фотодитазин».

Впоследствии (Г.Пономарев, РФ, 2000-2005) субстанцию ФС “Фотодитазин” стали получать по иной технологии, позволяющей получить чистый хлорин е₆. Она была зарегистрирована в сентябре 2004 г., согласно официальному описанию, как « N-диметилглюкаминовая соль хлорина Е6» в виде раствора . Лекарственная форма - концентрат для приготовления раствора для инфузий 5 мг/мл, 10 мл во флаконах темного стекла и пачках картонных - зарегистрирована в феврале 2006 г. Рег.№ ЛС-001246. Показания - флюоресцентная диагностика рака кожи и легких, фотодинамическая терапия рака кожи (плоскоклеточный, базальноклеточный), рака легких (только в случаях наличия противопоказаний к оперативному лечению).

Первичные с сылки:

1) Альбицкая О.Н., Ашмаров В.В., Мещерякова А.Л. Способ получения 18-карбокси-20-(карбоксиметил)-8-этенил-13-этил-2,3-дигидро-3,7,12,17-тетраметил-21Н, 23Н-порфин-2-пропионовой кислоты или ее солей. - Патент РФ №2054476 от 20 февраля 1996 г.

2) Пономарев Г.В., Решетников А.В., Гусева-Донская Т.Н., Швец В.И., Баум Р.Ф., Ашмаров В.В. Способ получения водорастворимых хлоринов. - Патент РФ. Положительное решение от 22 января 1999 г. по заявке № 98100545 от 22 января 1998 г.

3) Пономарев Г.В., Тавровский Л.Д., Зарецкий А.М., Ашмаров В.В., Баум Р.Ф. Фотосенсибилизатор и способ его получения. - Патент РФ №2276976 от 27 мая 2006 г.

Negma - Lerads (Франция)

Продвигает ФС WST 09 (“Tookad”) [17], разработанный в 1993-1995 гг. A.Scherz, Y.Salomon и А.Брандисом (Израиль) – модифицированное производное бактериохлорофилла а из пурпурной бактерии Rubidia Sphaeroides (палладиевый металлокомплекс конъюгата бактериофеофорбида с аминокислотой серином).

Первичные с сылки :

1) A.Scherz, Y.Salomon, H.Scheer and A.Brandis (1999) International PCT Patent Application No. PCT/IL99/00673, “Palladium-substituted bacteriochlorophyll derivatives and use thereof.”

2) A.Scherz, Y.Salomon, H.Scheer, G.Hartwich and A.Brandis (1996) US Patent Application No. 09/077,208. “Synthetic metal substituted bacteriochlorophyll derivatives and the use thereof.”.

Pharmacyclics Inc. ( США )

Развивает “ Antrin ”, “ Lutrin ”, “ Optrin ” и “ Xcytrin ” - Gd - или Lu -металлокомплексы тексафиринов с различными периферическими заместителями. Тексафирины (расширенные порфирины) были впервые синтезированы J . Sessler (Германия, США) в 1988 г.

Один из наиболее современных ФС, продвигаемых этой компанией, - полученный из бактериохлорофилла циклический имид бактериопурпурина с максимумом поглощения далее 800 нм, разработанный в 1994 г. А.Козыревым (РФ-США).

Первичные с сылки :

1) Sessler J.L., et. al. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 5586.

2) Young S.W., Woodburn K.W., Wright M., Sessler J., et. al. Lutetium texaphyrin (PCI-0123): a near-infrared, water-soluble photosensitizer. Photochem. Photobiol.1996a, 63, 892-897.

3) Young S.W., Quing F., Harriman A., Sessler J., et. al. Gadolinium (III) texaphyrin: a tumor selective radiation sensitizer that is detectable by MRI. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1996b, 25, 6610-6615.

4) Renschler M.F. et. al. Photodynamic therapy trials with lutetium texaphyrin. Photochem Photobiol. 1997, 65, 475.

5) Renschler M.F. et. al. Photodynamic therapy trials with lutetium texaphyrin in patients with locally recurrent breast cancer. Proc. Of SPIE, 1998, 3247, 35-39.

6) Kozyrev A.N., Zheng G., Zhu C.F., Dougherty T.J., Smith K.M., Pandey R.K. Synthesis of stable bacteriochlorophyll a derivatives as potential photosensitizers for photodynamic therapy. // Tetrahedron Letters - 1996. - V. 37. - N36. - p.6431-6434.

2000 - 2005

BioLitec (Германия)

В апреле 2002 г.приобрела у Scotia QuantaNova plc (Великобритания) все права на препарат “ Foscan ” (“ Temoporfin ”), первоначально синтезированный в 1989 г. R . Bonnett (Великобритания).

Данный ФС находится на II фазе клинических исследований в ЕС по протоколам лечения бронхиальных и пищеводных опухолевых обструкций (паллиативное лечение) и лечения опухолей головы-шеи.

Первичные с сылки :

1) Bonnett R., et.al. Biochem. J. 1989, 261, 277-280.

2) Savary J.F. et.al. Photodynamic therapy for early squamous cell carcinomas of the esophagus, bronchi, and mouth with m-tetra(hydroxyphenyl)chlorin. Arch Otolaryngol. Head Neck Surg. 1997, 123, 162-168.

В 1994-2001 годах в России А.В.Решетниковым была разработана технология извлечения из растительного сырья, в частности, из микроводорослей рода Spirulina , комплекса биологически активных хлоринов [1] (циклических тетрапирролов хлориновой природы - порфиринов с гидрированным кольцом D), содержащих в качестве основного компонента хлорин е 6 (70-90%).

Действие основного компонента на опухоль усиливается, а общие фармакологические показатели улучшаются за счет двух других природных хлоринов, содержащихся в комплексе, в особенности хлорина, обладающего способностью с высокой избирательностью накапливаться в неопластических образованиях и очагах гнойного воспаления. Все вместе взятое, это - активное вещество хлоринов, которое в виде 7%-ного водного раствора (жидкого экстракта хлоринов) представляет собой субстанцию “Радахлорин ® ” (зарегистрирована в июле 2002 г., перегистрирована в декабре 2006 г.). Данная субстанция используется для приготовления различных лекарственных форм, в том числе раствора “Радахлорина ® ” для внутривенного введения и геля “Радахлорина ® ” для наружного применения.

В июле 2002г. - феврале 2004 г. обе лекарственные формы “Радахлорина ® ” прошли I и II стадию клинических испытаний у пациентов с базальноклеточным раком кожи. В середине 2005 года они были рекомендованы Фармакологическим Комитетом НЦ ЭГКЛС Федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения и социального развития Минздравсоцразвития РФ к широкому медицинскому применению для лечения злокачественных новообразований кожи (исключая меланому). В настоящее время препарат “Радахлорин ® ”, раствор для внутривенного введения 3,5 мг/мл, флаконы 10 мл в коробках картонных – рег.№ ЛС-001868 (зарегистрирована в РФ в августе 2006 г.), проходит клинические испытания II фазы в областях ЛОР и офтальмологии. Начаты его доклинические испытания в Южной Корее.

Первичные с сылки:

1) Решетников А.В., Залевский И.Д., Кемов Ю.В., Иванов А.В., Карменян А.В., Градюшко А.Т., Лаптев В.П., Неугодова Н.П., Абакумова О.Ю., Привалов В.А., Лаппа А.В., Романов В.А. Фотосенсибилизатор и способ его получения . // Патент РФ №2183956. Положительное решение от 21 декабря 2001 г. по заявке № 2001108397 от 30 марта 2001 г. South African patent 2003/8407 of 24 February 2005. United Kingdom patent GB2389531 of 13 March 2005 . United States Patent US 6,969,765 of Nov.29, 2005. Chinese Patent No. 258833 of Apr.12, 2006. South Korean Patent No.10-0628548 of Sep.19 2006.

2) V . A.Privalov, A.V. Lappa, O.V.Seliverstov, et.al.. Clinical Trials of a New Chlorin Photosensitizer for Photodynamic Therapy of Malignant Tumors . // In Optical Methods for Tumor Treatment and Detection: Mechanisms and Techniques in Photodynamic Therapy XI. .– T.J.Dougherty, ed., SPIE Proceedings, Vol.4612, p.178-190 ( 2002 ).

3) V.A . Privalov, A.V.Lappa, E.V.Kochneva. Five Years' Experience of Photodynamic Therapy with New Chlorin Photosensitizer // Proceedings of SPIE, Volume 5863, ” Therapeutic Laser Applications and Laser-Tissue Interactions”, II”, Editors: Hubert van den Bergh, Alfred Vogel, pp. 186-198, 2005.

Заключение

В завершение обобщим некоторые закономерности связи структура-функция для рассмотренных нами групп ФС [по данным обзора 1 ].

Главную роль в проявлении фотодинамического действия, безусловно, играет способность ФС эффективно генерировать синглетный кислород и интенсивно поглощать свет в длинноволновой красной области. Поэтому бактериохлорины (λ_max= 668-828 нм), обыкновенно оказываются эффективнее хлоринов (λ_max= 630-738 нм), а хлорины - порфиринов (λ_max= 574-656 нм) (значения приведены по данным настоящего обзора). Для производных хлоринового ряда свет (λ= 670 нм) эффективно проникает в опухолевую ткань на 25-30% глубже, чем для порфиринов. Для бактериофеофорбидов (λ> 730 нм) этот показатель составляет 200%.

С ростом липофильности абсолютное поглощение порфирина опухолью растет, тогда как селективность по существу не меняется. Соответственно, при равных тканевых концентрациях эффективность действия сенсибилизатора (зависящая от способности к клеточной локализации) увеличивается с уменьшением его полярности [10]. Так, для Photofrin I была отмечена в 5 раз большая цитотоксичность, чем для более полярного TPPS₄. Однако, рост активности в некоторых случаях может быть функцией двух однонаправленно действующих факторов - в небольшой степени роста липофильности и во много большей степени - роста способности молекулы к образованию водородных связей c гетероатомами биологических субстратов.

Характер внутриклеточного распределения определяется соотношением масса/заряд. ФС с зарядом <±2 распределяются в цитоплазме диффузно. ФС с зарядом ≥± 2 подвергаются в основном эндоцитозу и локализуются в клеточных органеллах. Многие исследователи сходятся на том, что наиболее эффективные из ФС имеют ярко выраженный амфифильный или липофильный характер. Амфифильные и липофильные ФС (например, Photofrin II ) в большей мере действуют на наружную клеточную мембрану. Вместе с этим такие ФС отвечают за весь комплекс внутриклеточных нарушений, особенно за повреждение всех внутренних мембран. В меньшей степени они подвергаются эндоцитозу в лизосомы. Задействование механизма эндоцитоза в фотоцитотоксическом эффекте липофильных и амфифильных ФС подтверждается тем фактом, что почти все компоненты Photofrin II захватываются опухолью примерно одинаково. Во время облучения повреждаются лизосомальные мембраны, и ФС попадают в цитозоль вместе с гидролазами. При действии других липофильных ФС целостность лизосом не нарушается, а флюоресценция ФС отмечается в основном в районе клеточного ядра [11]. Полученные данные свидетельствуют о том, что такие ФС проникают в клетку в основном путем диффузии через плазматическую мембрану и распределяются, придерживаясь липидной фазы (Roberts & Berns, 1989).

Действие водорастворимых ионных ФС, например, «Радахлорина» выражается главным образом в повреждении сосудистой сети, питающей опухоль кровью, а в случае их проникновения в клетку повреждаются также лизосомы, митохондрии и эндоплазматический ретикулум. При этом главной внутриклеточной мишенью катионных ФС являются митохондрии, а анионных - лизосомы. Для ФС смешанного типа («Радахлорин») – как митохондрии, так и лизосомы.

Важную роль играет способность ФС связываться с внеклеточными биомолекулами - липопротеинами, белками, полисахаридами или гликопротеинами. Так, гематопорфирин в несвязанном виде повреждает при облучении сосуды, а будучи связанным с липосомами или ЛПНП - также и непосредственно клеточные компоненты (Zhou, 1988, Jori, 1990). Таким образом, с ростом липофильности препарата взаимодействие с плазматической мембраной облегчается, что относится к одному ряду феноменов с выявленными закономерностями тропности простых эфиров гематопорфирина-IX. Водорастворимые ФС, оказавшиеся в лизосомах после их разрушения, перемещаются преимущественно в ядро. Водорастворимый моно- L -аспартил-хлорин е₆ способен подвергаться эндоцитозу (Roberts & Berns, 1989), но в случае твердых опухолей он обычно локализуется внеклеточно, связываясь с моноцитами и макрофагами (Chan, 1989, Peng, 1990), что демонстрирует определяющую роль нозологии опухоли.

Таким образом, одним из важных конечных пунктов внутриклеточной локализации водорастворимых ФС является область клеточного ядра, и можно предположить, что такие ФС вступают в контакт с молекулами РНК и ДНК. Из материала обзора вытекает, что порфиринил-гликозиды, порфиринил-нуклеозиды и производные, содержащие остатки аминокислот и олигопептидов способны специфически интеркалировать между цепями молекулы ДНК и/или связываться с ее малыми желобками, приводя за счет стэкинга молекул ФС и преодоления сил взаимодействия пар нуклеиновых оснований через ряд стадий к разрыву одной или обеих цепей двойной спирали ДНК. Важную роль в этом (темновом) механизме проявления цитотоксического эффекта играет способность ФС агрегировать в полярных растворителях. Специфичность воздействия здесь достигается за счет специфического сродства тетрапиррольных ФС к новообразованиям и сравнительно более быстрого их выведения из здоровых тканей и органов. Последующее направленное облучение приводит к возрастанию эффективности и избирательности действия таких ФС. Следовательно, модификацию тетрапирролов (олиго)нуклеотидами и (олиго)пептидами можно признать перспективной: это не только способ повышения полярности (водорастворимости) молекулы ФС, но и средство ускорить выведение его из организма и повысить тропность, а также эффективность воздействия при ФДТ за счет темнового эффекта. Что же касается модификации (олиго)сахаридами, то один моносахаридный функционал привносит в молекулу ФС сразу 3-4 гидроксигруппы, что ведет к заметному перевесу гидрофильности. Поэтому для сохранения повышенной тропности молекулу приходится “уравновешивать” дополнительным бутильным или фенильным заместителем, либо получать часть гидрокси-функций в виде ацетатов (или О-изопропилиденовых производных). В целом, при таких модификациях необходимо отслеживать соотношение гидрофильной и гидрофобной частей молекулы, чтобы (а) соединение сохраняло амфифильный характер (принцип группирования полярных и неполярных заместителей с противоположных сторон макроцикла), (б) не было перевеса гидрофильной части (так как с ростом гидрофильности тропность уменьшается) и (в) соединение возможно быстро выводилось из нормальных органов и тканей.

Отметим, что функционализация при помощи сложных эфиров как средство увеличения амфифильности малоэффективна ввиду того, что такие соединения in vivo подвергаются быстрому действию гидролаз. Для данной цели больше подходит образование амидов, особенно по положениям, соседним с макроциклом. С другой стороны эта модификация выгодна, если она является частью “динамического” подхода к конструированию ФС, когда освобождение карбоксигруппы приурочено к какому-либо отрезку метаболитического пути соединения.

На накопление и в нормальной и в злокачественной клетках влияет природа кольца и характер заместителей ФС. Так, селективность накопления порфиринов возрастает с увеличением полярности боковых заместителей. Наиболее тропны порфирины с ионизированными функциональными группами (NH³⁺ или COO^- ), в меньшей степени - с гидроксильными и алкоксиэтильными, еще в меньшей степени - с карбоксильными и сложноэфирными, Тропность металлофеофорбидов же, наоборот, растет с увеличением их гидрофобности (Nakajima, 1990). Тропность возрастает, если в заместителе одновременно содержатся азот и сера, либо фтор. Кроме того, фтор редко встречается в биологических системах, и локализация фтор-содержащих ФС в опухолях позволила бы детектировать их методом F-ЯМР томографии.

В последние годы интенсивно прорабатывается вопрос о том, как характер периферических заместителей ФС связан со спецификой его накопления в опухоли. Одни ФС оказываются специфичны к клеткам рака желудка, другие - к клеткам гепатомы, третьи - к меланоме. Липофильные катионные ФС не только избирательно накапливаются в клетках некоторых типов карциномы in vitro, но обладают эффектом против карциномы in vivo, в том числе в темновых условиях. Это связывают с необычно высоким электроохимическим потенциалом на митохондриальной мембране этого типа клеток (Davis, 1985). В итоге, используются такие модификации, которые сориентированы на пониженное значение рН опухолевой стромы (Thomas, 1989), скопления макрофагов и прочих клеток иммунной системы в опухоли, специфические опухоль-ассоциированные антигены, значительно более отрицательный потенциал митохондриальных мембран находящихся в условиях кислородного голодания опухолевых клеток или специфические последовательности их ДНК.

Эти данные, а также все большее понимание биохимической сущности явлений, наблюдаемых при ФДТ, помогут конструировать и получать такие ФС, которые заведомо будут наделены рядом свойств, повышающих их эффективность.

Данный обзор охватывает лишь часть широких синтетических исследований, посвященных поиску фотосенсибилизаторов для фотодинамической терапии опухолей. Необходимо отметить, что большая часть новых ФС имеет гидрофобную природу, что связано с большей простотой химического синтеза. Поэтому их число значительно превышает количество водорастворимых ФС. Трудности, связанные с их возможным медицинским использованием, преодолеваются путем разработки специальных средств солюбилизации.

Список литературы

1) Решетников А.В., Швец В.И., Пономарев Г.В. Водорастворимые тетрапиррольные фотосенсибилизаторы для фотодинамической терапии рака (обзор). // Успехи химии порфиринов. - СПб: НИИ Химии СПбГУ. - 1999. - Т. 2. - Гл.4. - С. 70-114.

2) Boyle R.W., Dolphin D. // Photochem. Photobiol. 1996. V. 64. N 3. Р. 469-485.

3) Reshetnickov A.V., Babushkina T.A., Shvets V.I., Ponomarev G.V. // Abstracts of VIIIth International Conference on Spectroscopy and Chemistry of Porphyrins and Their Analogs. Minsk , Belarus . 24-29 September 1998. Р. 146.

4) Иванов А . В ., Решетников А . В ., Дмитриев А . А ., Градюшко А . Т ., Швец В . И ., Пономарев Г . В // Материалы второго съезда фотобиологов России . Пущино . 8-12 июня 1998. С . 362-364.

5) Reshetnickov A.V., Yashunsky D.V., Shvets V.I., Moser J.G., Ponomarev G.V. // Abstracts of XVI Mendeleev Congress on General and Applied Chemistry (Section of Life Chemistry). Russia , SPb. 25-29 May 1998. P. 99-100.

6) Yarmush M.L., Thorpe W.P., Strong L., Rakestraw S., Toner M., Tompkins R. // Crit. Rev. Therap. Drug Carr. Syst. 1993. V. 10. N 3. Р . 197-252.

7) Klyashchitsky B.A., Nechaeva I.S., Ponomarev G.V. // J. of Controlled Release. 1994. V. 29. Р . 1-16.

8) Dagan A., Gatt S., Cerbu-Karabat S., Maziere J.-K., Maziere C., Santus R., Engelhardt E.L., Yeh K.A., Stobbe C.C., Fenning M.C., Chapman J.D. // Int. J. Cancer. 1995. V. 63. Р . 831-839.

9) Yemul S., Berger C., Estabrook A., Suarez S., Edelson R., Bayley H. // Pros. Natl. Acad. Sc. USA. 1987. V. 84. Р . 246.

10) Bergstrom L.C., Vucenik I. , Hagen I.K., Chernomorsky S.A., Poretz R.D. // J. Photochem. Photobiol. B-Biol. 1994. V. 24. N 1. Р . 17-23.

11) Akhlynina T.V., Jans D.A., Rozenkranz A.A., Statsyuk N.V., Balashova I.Y., Toth G., Pavo I., Rubin A.B., Sobolev A.S. // J. Biol. Chem. 1997. V. 272. N 33. Р . 20328-20331.

12) Pandey R.K., Shiau F.-Y., Sumlin A.B., Dougherty T.J., Smith K.M . // Bioorg. and Med. Chem. Lett. - 1992. - Vol.2/5. - P.491-496.

13) Pandey R.K., Shiau F.-Y., Smith N.W., Dougherty T.J., Smith K.M. // Tetrahedron . - 1992. - Vol.48. - N36. - P.7591-7600.

14) Jiang X., Pandey R.K., Smith K.M. // Tetrahedron Lett .- 1995. - Vol.36. - N3. - P.365-368.

15) Jiang X., Pandey R.K., Smith K.M. // J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1. - 1996. - P.1607-1615.

16) Pandey R..K., Sumlin A.B., Constantine S., Auodia M., Potter W.R., Bellnier D.A., Henderson B.W., Rodgers M.A., Smith K.M., Dougherty T.J. // Photochem. and Photobiol. - 1996. - Vol. 64. - N1. - P.194-204.

17) A.Tremblay, S.Leroy, L.Freitag, M.-C. Copin, P.-H.Brun, and C.-H.Marquette. Endobronchial Phototoxicity of WST 09 (Tookad ® ), a New Fast-Acting Photosensitizer for Photodynamic Therapy: Preclinical Study in the Pig. // Photochemistry and Photobiology. – 2003. - Vol. 78, N. 2, - P. 124–130.

18) Yemul S., Berger C., Estabrook A., Suarez S., Edelson R., Bayley H., Selective killing of T-lymphocytes by phototoxic liposomes. // Pros. Natl. Acad. Sc. USA . - 1987 . - V.84. - p.246.

19) Berg K., Western A., Bommer J.C., Moan J., Intrasellular localization of sulfonated meso-tetraphenylporphyns in a human carcinoma cell line. // Photochem. Photobiol . - 1990 . - V.52. - p.481-487.