Генетика

Весьма оригинальным подходом для преодоления отрицательного влияния гипоксии является специфическое «мишенирование» гипоксических клеток биоредуктивными веществами или средствами генной терапии.

Гипоксические цитотоксины. При изучении проблемы гипоксии, которая реально существует в опухолевой ткани, столь негативно влияет на эффективность терапии и практически не может быть устранена, возникал вопрос: можно ли использовать гипоксию с терапевтическими целями и, таким образом, превратить негативное для терапии свойство опухоли в позитивное. Такая идея была высказана более 25 лет тому назад A.J. Lin и соавт., предположившими, что вещества на основе хиноновой структуры митомицина С могут быть более активными в гипоксических опухолях. Было известно, что митомицин С нуждается в метаболическом восстановлении бензохинонового кольца для образования цитотоксических бифункциональных алкилирующих агентов, которое более выражено в тканях с низким окислительно-восстановительным потенциалом (редокс-потенциалом), т. е. в опухоли. Предложение стимулировало исследования в области создания противоопухолевых препаратов, которые активируются в условиях внутриопухолевой гипоксии, и позволило сформулировать концепцию селективной гибели гипоксических клеток в солидных опухолях.

Биоредуктивные агенты представляют собой вещества, которые восстанавливаются «биологическими» ферментами до активных и токсических метаболитов. Химическая природа этих веществ такова, что их метаболизм наиболее активен в отсутствие кислорода.

Существует три различных класса гипоксия-специфических цитотоксинов, которые применяются в клинике или находятся в стадии предклинических испытаний: хиноновые антибиотики, нитроимидазолы и ди-N-оксиды бензотриазина. Среди веществ класса хинонов есть три агента, представляющие клинический интерес: митомицин С, порфиромицин и субстанция Е09. Митомицин С, который можно рассматривать как прототип биоредуктивных лекарств, был внедрен в клиническую практику в 1958 г. и показал высокую эффективность в сочетании с другими препаратами и облучением при лечении больных рядом злокачественных опухолей. Однако селективная токсичность митомицина С по отношению к гипоксическим клеткам умеренная. Более перспективен в этом отношении порфиромицин, проходящий предклинические испытания, тогда как субстанция Е09 оказалась в клинике малоэффективной.

Второй класс биоредуктивных агентов представлен нитро-имидазолами, первые из которых метронидазол и мизонидазол интенсивно изучались в качестве гипоксических радиосенсибилизаторов, нашли применение в клинике и стали основой создания новых препаратов сходного механизма действия.

К третьему классу гипоксия-селективных цитотоксинов относится препарат тирапазамин, проявляющий высокую селективную цитотоксичность по отношению к клеткам, находящимся в условиях гипоксии. Установлено, что тирапазамин усиливает действие облучения и цисплатины. Рандомизированные исследования по II и III фазам клинических испытаний показали, что тирапазамин при сочетании с облучением и/или цисплатиной улучшает результаты лечения больных с опухолями головы и шеи, немелкоклеточным раком легкого соответственно. В настоящее время тирапазамин успешно проходит 3-ю фазу клинических испытаний в сочетании с цисплатиной, являясь, таким образом, первым специфическим активируемым гипоксией препаратом, который внедрен в клиническую практику.

Важно отметить, что специфическая гибель гипоксических клеток в опухолях имеет больший терапевтический потенциал,чем оксигенированных клеток или клеток, химически сенсибилизированных к облучению либо химиотерапии, по двум причинам: а) гипоксические цитотоксины специфически убивают те клетки, которые резистентны к радиации и химиотерапии; б) случайные флуктуации острой гипоксии, возникающие в опухолях, создают ситуацию, при которой гипоксия может быть терапевтическим преимуществом. Модельные исследования показали, что если ги-поксический цитотоксин сочетать с каждой дозой облучения, общая гибель клеток в гипоксических опухолях может быть больше, чем если бы опухоль была хорошо оксигенирована. Рандомизированные клинические исследования позволили установить, что добавление митомицина С (биоредуктивного препарата) к облучению приводило к явному повышению эффективности лечения. В то же время тот факт, что митомицин С давали только 2 раза во время курса лучевой терапии, делает маловероятным обстоятельство, что действие препарата было опосредовано флуктуирующей гипоксией. Тем не менее полученные результаты свидетельствуют о перспективности применения активированных гипоксией агентов в сочетании с облучением.

A.S. Lalani и соавт. представили данные об активируемом гипоксией цитотоксине AQ4N, являющемся предлекарством, которое восстанавливается при гипоксии с образованием активной формы. Биовосстановленный, таким образом, метаболит AQ4 проявляет цитотоксичность по отношению ко многим клеточным линиям опухолей человека, включая карциному поджелудочной железы. Введение AQ4N как моноагента значительно задерживает рост опухоли и ее прогрессию, а также улучшает выживаемость, проявляя эффективность, сравнимую с гемцитабином. Увеличение продолжительности жизни сопровождалось снижением частоты метастазирования в печень. То обстоятельство, что AQ4N быстро и селективно накапливается в опухоли и превращается в противоопухолевый метаболит AQ4 служит принципиальным доказательством перспективности его применения в комбинированной терапии рака поджелудочной железы.

В работе A.V. Patterson и соавт. представлены данные об исследовании нового активируемого гипоксией препарата — 3,5-динитробензамидазотистого иприта PR-104, который недавно начали испытывать в клинике. Цитотоксичность активного метаболита PR-104A возрастала от 10 до 100 раз при гипоксических условиях in vitro. Восстановление его в условиях гипоксии до гидроксидамина PR-104H приводило к селективному образованию перекрестных сшивок ДНК. В результате реакции PR-104H с ионами хлора образовывались липофильные цитотоксические метаболиты, потенциально способные проявлять «bystander» эффект. Сочетание PR-104 с гемцитабином или доцетакселом в опытах с опухолями поджелудочной и предстательной желез соответственно продемонстрировало выраженный аддитивный эффект.

- Читать далее "Методы применения гипоксических цитотоксинов. Генная терапия злокачественных опухолей"