Geum.ru

Экспериментальное обоснование возможности применения комплексов трикарбонилтехнеция-99м и трикарбонилрения-188 в ядерной медицине 03. 01. 01 радиобиология 14. 01. 13 лучевая диагностика, лучевая терапия

Вид материалаАвтореферат
Подобный материал:
1   2   3


99mTc-трикарбонил цитрат накапливается в опухолевом очаге меланомы В 16 уже через 1 час после введения, и к 3 часам после введения уровень накопления в опухоли достигает максимума. Выведение радиоактивности из организма происходит в основном через почки. При этом до 40% от введенной дозы выводится в течение первого часа. В течение суток комплекс практически полностью выводится, задерживаясь частично в печени (до 10%). Максимальные соотношения опухоль/мышца и опухоль/кровь достигаются через 3 часа после введения соответственно. Было сделано предположение о возможности получения визуализации опухолевых очагов с помощью процедуры ОФЭКТ.

Накопление комплекса в опухоли молочной железы регистрируется уже через 1 час, достигает максимума через 3 часа и остается стабильным в течение последующих двух часов. Комплекс медленно покидает опухолевый очаг. Выведение происходит через почки. По данным коэффициентов дифференциального накопления наиболее информативным является исследование через 3 часа после начала эксперимента. Таким образом, получение качественной визуализации опухолевых очагов с помощью процедуры ОФЭКТ возможно в широком временном диапазоне.

Сравнительные данные распределения 99mTc-ТК Окт и разрешенного к клиническому применению радиофармпрепарата "111In октреотид", представляющего собой комплекс октреотида с индием-111, в организме животных-опухоленосителей представлены в таблице 2. Такое сравнение проведено в силу того, что в обоих комплексах мечению подвергались идентичные молекулы. В данном случае это существенно, так как рецепторная природа связывания изучаемых соединений с опухолевой клеткой вносит ряд ограничений, вызванных различием их афинности, количеством соответствующих сайтов на мембранах клеток и т.д. Так же, как и в предыдущей таблице, показано накопление комплексов в наиболее значимых органах и тканях в сроки, наиболее благоприятные для проведения сцинтиграфии.

Таблица 2 - Распределение 99mTc-TK Окт и "111In октреотид" в организме мышей-опухоленосителей (% от введенной активности)

Органы и ткани
99mТс-ТК Окт,

меланома В 16
99mТс-ТК Окт,

аденокарцинома молочной железы
111In, Октреотид,

меланома В 16

1 ч
3 ч
1 ч
3 ч
1 ч
3 ч

Кровь, %/г
5,0 ± 0,9
1,9 ± 0,3
3,6 ± 1,7
1,8 ± 0,1
2,4 ± 0,4
0,6 ± 0,3

Печень
12,4± 3,2
9,7 ± 0,9
10,2± 4,2
9,3 ± 0,6
5,8 ± 0,7
5,0 ± 0,2

Почки
5,7 ± 0,8
5,2 ± 0,6
4,4 ± 1,6
5,1 ± 0,5
3,1 ± 0,4
3,5 ± 0,8

Кишечник
11,0± 2,6
9,3 ± 1,0
9,2 ± 3,7
9,3 ± 0,7
3,7 ± 0,3
3,8 ± 0,4

Моч. пузырь
50,3±14,4
58,4± 6,6
32,7± 3,5
56,9± 5,4
79,9± 6,9
70,2± 7,1

Опухоль, %/г
5,1 ± 1,4
2,6 ± 0,3
2,1 ± 0,8
1,5 ± 0,2
2,3 ± 0,1
2,0 ± 0,4

Мышцы, %/г
0,9± 0,04
0,8 ± 0,3
0,6± 0,09
0,8± 0,05
1,7 ± 0,2
0,4 ± 0,1

Опухоль./мышцы
5,7
3,1
3,5
1,9
1,3
5,0


Для 99mTc-TK Окт наблюдался быстрый клиренс активности из крови, выведение происходило преимущественно с мочой. Динамика процесса накопление - выведение 99mTc-TK Окт из опухолевой ткани хорошо коррелирует с данными о прочности связывания комплекса со структурами опухолевых клеток, полученными in vitro. По основным характеристикам: накопление в опухолевом очаге и КДН опухоль/мышцы 99mTc-TK Окт не уступает используемому в клинической практике РФП "111In Октреотид".


Оценка возможности визуализации патологических очагов

Для подтверждения возможности визуализации экспериментальных опухолевых очагов с помощью изученных комплексов была выполнена процедура сцинтиграфического исследования. На рисунке 2 представлены сцинтиграммы мышей с перевитой меланомой B 16 через 2 ч и трансплантированной аденокарциномой молочной железы Н+636 через 3 часа после внутривенного введения после внутривенного введения 99mТс-ТК Cit.

На сцинтиграммах отчетливо визуализируются опухолевые очаги, а также печень животного. По данным сцинтиграфии, коэффициент дифференциального накопления опухоль/мышцы у животного с меланомой составляет 5,3, у животного с опухолью молочной железы - 4,1. При вскрытии мыши с аденокарциномой молочной железы в легких обнаружены узелковые образования, которые были гистологически идентифицированы как метастатические очаги. Накопление 99mТс-ТК Cit в данных очагах составило 2,6 %/г.


На рисунке 3 представлено изображение мыши CBAxC57Bl с перевитой меланомой В 16, полученное после внутривенного введения комплекса 99mTc-трикарбонил октреотид.


На сцинтиграмме отчетливо визуализируется опухолевый очаг, коэффициент дифференциального накопления опухоль/мышца по данным анализа сцинтиграммы составил 4,5. Так же отмечается накопление 99mTc-ТК Окт в области печени и кишечника, что соответствует данным фармакокинетики и характерно для рецептор-специфических РФП.

Биологическое поведение комплексов 188Re-трикарбонил цитрат и 188Re-трикарбонил октреотид

В данном разделе экспериментов решены следующие задачи: 1) изучение динамики накопления и прочности связывания 188Re-ТК Cit и 188Re-ТК Окт в условиях in vitro, 2) оценка эффективности воздействия комплексов, меченных радионуклидом 188Re на опухолевые клетки и 3) изучение поведения 188Re-ТК Cit и 188Re-ТК Окт в организме животных-опухоленосителей с последующей оценкой доз бета-излучения в опухолевых очагах.

Накопление комплексов 188Re-ТК Cit и 188Re-ТК-Окт в опухолевых клетках in vitro достигало максимума через полтора - два часа после начала инкубирования. Уровень максимального накопления 188Re-ТК Cit клетками меланомы B 16 в 14,5, а клетками аденокарциномы молочной железы MCF 7 в 21,5 раза выше, чем перрената натрия,188Re. Максимальное накопление опухолевыми клетками 188Re-трикарбонил октреотида превышало накопление перрената натрия, 188Re для меланомы В 16 – в 4,3, а для аденокарциномы молочной железы MCF 7 – 7,3 раза. Полученные данные подтвердили предположение о том, что замена в изученных трикарбонильных комплексах радионуклида технеций-99м на рений-188 не изменит их биологические характеристики.

Изучение прочности связывания комплексов со структурами опухолевых клеток показало, что за 2 часа реинкубирования из опухолевых клеток вымывалось не более 30% 188Re-ТК Cit и до 40% 188Re-ТК Окт. Для 188Re-ТК Окт отмечен двухэкспоненциальный характер процесса вымывания радиоактивности из опухолевых клеток. Время полувыведения комплекса из клеточных структур аденокарциномы молочной железы MCF 7 во время "быстрой" фазы составляло 80 мин, "медленной" фазы - 130 мин. Для меланомы B 16 эти показатели имели значения 60 и 140 минут соответственно.

2) Кривые выживаемости клеток меланомы и аденокарциномы молочной железы приведены на рисунках 5 и 6. По полученным кривым определены объемные активности радиоактивных комплексов, при которых наблюдали 37% выживаемость опухолевых клеток (C37 – среднелетальные объемные активности).








Кривые выживаемости клеток аденокарциномы молочной железы и меланомы при воздействии на них комплекса 188Re-ТК Cit описываются следующими уравнениями: 1 - дозовая зависимость, определенная через 48 часов после удаления радиоактивного раствора из инкубационной среды; 2 - дозовая зависимость, определенная через 96 часов после удаления радиоактивного раствора из инкубационной среды:

Культура клеток
1
2

MCF 7
Y1=100·e-0,03x

(R2=0,96, SD=0,10, P<0,0001)
Y2=100·e-0,0038x

(R2=0,96, SD=0,10, P<0,0001)

B 16
Y1=100·e-0,0023x

(R2=0,98, SD=0,06, P<0,0001)
Y2=100·e-0,0027x

(R2=0,97, SD=0,11, P<0,0001)


Кривые выживаемости клеток при воздействии на них комплекса 188Re-ТК Окт описываются следующими уравнениями: 1 - дозовая зависимость, определенная через 48 часов после удаления радиоактивного раствора из инкубационной среды; 2 - дозовая зависимость, определенная через 96 часов после удаления радиоактивного раствора из инкубационной среды:

Культура клеток
1
2

MCF 7
Y1=100·e-0,0029x

(R2=0,98, SD=0,12, P<0,0001)
Y2=100·e-0,0041x

(R2=0,94, SD=0,22, P<0,0001).

B 16
Y1=100·e-0,0025x

(R2=0,96, SD=0,12, P<0,0001)
Y2=100·e-0,0038x

(R2=0,98, SD=0,16, P<0,0001)



При решении приведенных выше уравнений, получены значения среднелетальных объемных активностей (C37) для опухолевых клеток при воздействии на них комплексов 188Re-ТК Cit и 188Re-ТК Окт, приведенные в таблице 3.


Таблица 3 - Значения среднелетальных объемных активностей C37 для опухолевых клеток при воздействии на них трикарбонильных комплексов рения-188, кБк/мл

Соединение, культура клеток
Через 48 ч ()
Через 96 ч ()

188Re-ТК Cit
Меланома В16
430 ± 30,1
365 ± 32,8

MCF 7
350 ± 38,5
262 ± 23,6

188Re-ТК Окт
Меланома В16
396 ± 51,5
260 ± 23,4

MCF 7
365 ± 40,2
242 ± 23,0


Для расчета поглощённых доз в культуре клеток было принято следующее утверждение: основной вклад в поражающее действие вносит воздействие радиоактивного раствора, находящегося над монослоем клеток в течение трех часов. Дополнительный вклад в формирование поглощенной дозы вносит облучение клеток от радионуклида, аккумулированного в самих клетках и, возможно, высвободившегося в культуральную среду в течение последующих 48 часов (три периода полураспада радионуклида). Таким образом, суммарная поглощенная доза складывается из двух компонент: поглощённая доза от раствора, находящегося над монослоем клеток во время инкубирования, и поглощенная доза от радионуклида, вошедшего в структуру клеток за последующее время.

Анализ полученных данных показывает, что поглощенные дозы, соответствующие среднелетальным объемным концентрациям, лежат в следующих диапазонах:

- при воздействии на клетки меланомы B 16 комплекса 188Re-ТК Cit 1,16 значения поглощенных доз бета-излучения 1,16 - 1,37 Гр, для комплекса 188Re-ТК Окт эти значения составляют 0,83 – 1,26 Гр;

- при воздействии на клетки аденокарциномы молочной железы MCF 7 комплекса 188Re-ТК Cit значения поглощенных доз бета-излучения составляют 0,83 – 1,11 Гр, для комплекса 188Re-ТК Окт 0,80 – 0,98 Гр.

Данные о распределении 188Re-ТК Cit в организме животных-опухоленосителей представлены в таблице 4. Значения накопления исследованного комплекса в опухолевой ткани приведены в процентах от введенной активности на 1 грамм и в абсолютных значениях (кБк на 1 г).

Таблица 4 - Распределение 188Re-ТК Cit в организме животных опухоленосителей (% от введенной активности)

Органы/Ткани
F1 CBAxC57Bl с перевитой меланомой В 16
BALB/c Cit с перевитой аденокарциномой молочной железы Н+636

1 ч
3 ч
1 ч
3 ч

Кровь, %/г
5,6  0,3
2,3  0,3

6,6  0,8
4,9  0,2

Печень
9,4  1,4

6,9  1,0

11,8  1,3
10,7  1,3

Почки
1,4  0,1
0,8  0,2

2,1  0,1
1,6  0,3

Желудок
2,3  0,5

3,0  0,8
2,6  0,9
2,2  0,8

Кишечник
3,5  0,8

4,4  1,0

3,8  0,1
3,3  0,7

Опухоль, %/г

кБк/г
12,7  5,1

469,9  188,0
10,3  3,9

381,1  141,0
4,3  2,1

159,1  77,7
2,3  1,3

85,1  48,1

Мочевой пузырь
23,0  2,4
32,6  6,0
13,0  5,5
21,3  8,2

Мышцы, %/г
0,5  0,3
1,20  0,5

1,3  0,8
0,3  0,2



В целом, характер распределения 188Re-ТК Cit в организме мышей с экспериментальными опухолевыми очагами не имеет принципиальных различий с биологическим поведением 99mTc-ТК Cit. Распределение 188Re-трикарбонил цитрата в организме мышей с перевитой меланомой B 16 характеризуется медленным выведением его из организма в течение первых трех часов после введения. В течение первого часа после введения 188Re-ТК Cit отмечено достаточно высокое содержание комплекса в крови. В организме мышей с перевитой меланомой B 16 накопление 188Re-ТК Cit в опухолевой ткани происходит быстро и практически остается стабильным на протяжении трех часов после введения. Концентрация радиоактивного комплекса в опухолевой ткани сопоставима со значениями среднелетальных объемных активностей (365 – 430 кБк/мл), определенных для меланомы B 16 при воздействии на эту культуру клеток в условиях in vitro. Накопление 188Re-ТК Cit у мышей с перевитой аденокарциномой молочной железы в опухолевом очаге умеренное. Однако, оно не вполне удовлетворительное с точки зрения возможности достижения терапевтического эффекта при однократном введении изученного комплекса.

В таблице 5 представлены данные распределения 188Re-ТК Окт у мышей линии F1 CBAxC57Bl с перевитой меланомой В 16 (% от введенной активности).

Таблица 5 - Распределение 188Re-ТК Окт в организме мышей линии F1 CBAxC57Bl с перевитой меланомой В 16 (% от введенной активности)

Органы
Время после введения 1 ч
Время после введения 3 ч

Кровь, %/г
4,5  0,6
1,8  0,8

Печень
14,4  0,1
9,5  0,8

Почки
9,1  2,9
13,0  0,3

Желудок
1,0  0,5
1,1  0,3

Кишечник
11,9  1,3
14,4  0,9

Мочевой пузырь
41,5  4,6
39,0  1,7

Опухоль, %/г

кБк/г
3,2  0,4

118,4  14,8
2,6  0,7

96,2  25,9

Мышцы, %/г
0,8  0,02
0,5  0,03

Поведение комплекса 188Re-ТК Окт в организме мышей с перевитой меланомой B 16 характеризуется следующими показателями:

- Быстрый клиренс крови, что характерно для рецептор-специфичных радиофармацевтических препаратов. Через 3 часа после внутривенного введения, концентрация 188Re-ТК Окт в крови снижалась на 60% от максимальной.

- Связывание изученного комплекса опухолевой тканью характеризовалось удержанием до 80% от максимального в течение как минимум трех часов после его достижения.

Прогноз лучевых нагрузок на опухолевые очаги и основные жизненно важные органы при введении комплексов 188Re-трикарбонила "среднему" человеку, выполненный по данным их фармакокинетики у животных-опухоленосителей, представлен в таблице 6.


Таблица 6 - Значения эффективной и поглощенной доз в органах и тканях человека


Органы
Поглощенная доза, Гр/МБк

188Re-ТК Cit,

меланома
188Re-ТК Cit,

аденокарцинома молочной железы
188Re-ТК Окт,

меланома

Опухолевой очаг
1,57·10-1
2,15·10-2
2,58·10-2

Легкие
6,07·10-3
5,97·10-3
1,03·10-4

Красный костный мозг
1,09·10-4
1,04·10-4
2,50·10-4

Печень
1,20·10-2
3,37·10-2
1,63·10-2

Толстый кишечник
5,42·10-2
3,43·10-2
1,46·10-1

Тонкий кишечник
5,32·10-2
1,71·10-2
1,49·10-1

Почки
7,62·10-3
2,05·10-2
5,71·10-1

Мочевой пузырь
5,27·10-1
2,58·10-1
5,22·10-1

Молочная ж-за
4,49·10-4
1,84·10-4
1,95·10-4

Сердце
1,73·10-3
1,35·10-4
1,24·10-4

Эффективная доза, мЗв/МБк
59,26
22,26
57,09



Поглощенная доза в опухолевом очаге меланомы, получаемая при введении в организм комплекса 188Re-ТК Cit, практически в десять раз больше, чем доза в очаге аденокарциномы молочной железы. Критическими органами для всех изученных комплексов являются те, которые участвуют в выведении радиоактивных комплексов и продуктов их метаболизма, а именно - почки, мочевой пузырь, печень и кишечник. По значениям поглощенных доз в красном костном мозге и сердце можно прогнозировать минимальное проявление гемато- и кардиотоксичности.

Таким образом, резюмируя полученные результаты, отметить следующее.

В настоящей работе впервые проведен всесторонний анализ биологического поведения соединений, представляющих собой "функциональные пары", выстроенные по принципу диагностика – терапия и обладающие как неспецифической, так и рецептор-специфической туморотропностью. Получены радиобиологические характеристики соединений трикарбонилрения-188, которые позволили судить о возможности их применения в радионуклидной терапии. Неспецифическая туморотропность комплекса 99mTc-ТК Cit определяется туморотропностью комплексообразующей функциональной группы трикарбонил технеция. Туморотропность 99mTc-ТК Окт связана, прежде всего с сохранением рецепторной специфичности изученного комплекса.

99mTc-ТК Cit может быть использован в диагностике, а 188Re-ТК Cit - в терапии недифференцированных сарком с превалирующим сосудистым компонентом, а также дифференцированных ангиосарком. 99mTc-ТК Окт может быть использован в диагностике злокачественных новообразований, характеризующихся сверхэкспрессией соматостатиновых рецепторов.

Расчетные данные о дозах бета-излучения рения-188, создаваемых в экспериментальных опухолевых очагах, дают основание полагать, что комплексы 188Re-трикарбонил цитрата и октреотида перспективны в плане разработки терапевтических РФП.