композиция для фотодинамического повреждения клеток-мишеней и способ фотодинамического повреждения клеток-мишеней
Классы МПК: | A61K39/385 гаптены или антигены, связанные с носителями A61K41/00 Лекарственные препараты, получаемые из материалов путем воздействия на них волновой энергии или облучения частицами A61K31/40 содержащие пятичленные кольца только с одним атомом азота в качестве гетероатома, например сульпирид, сукцинимид, толметин, буфломедил A61K35/76 вирусы A61K47/42 протеины; полипептиды; продукты их распада; их производные C12N7/00 Вирусы, например бактериофаги; их композиции; приготовление или очистка их |
Автор(ы): | Соболев А.С., Розенкранц А.А., Ахлынина Т.В., Янс Д.Э. |
Патентообладатель(и): | Товарищество с ограниченной ответственностью "Био Прогресс" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-02-12 публикация патента:
20.09.1996 |
Использование: биотехнология, клеточная и молекулярная биология, фотодинамическое повреждение клеток-мишеней. Сущность изобретения: композиция для фотодинамического повреждения клеток-мишеней состоит из фотосенсибилизатора, компонента-носителя фотосенсибилизатора, компонента для узнавания клеток-мишеней и транспорта фотосенсибилизатора внутрь клетки-мишени путем специфического рецептор-опосредуемого эндоцитоза и компонента, обладающего способностью направленного транспорта фотосенсибилизатора внутри клеток-мишеней. Способ фотодинамического повреждения клеток заключается в добавлении предлагаемой композиции к клеткам и выдерживании их при температуре, нормальной для жизнедеятельности клеток. При облучении клеток светом происходит фотохимическая реакция, в результате которой клетки-мишени гибнут. 2 с. и 19 з.п.ф-лы, 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. Композиция для фотодинамического повреждения клеток-мишеней, состоящая из фотосенсибилизатора, носителя фотосенсибилизатора и компонента для узнавания клеток-мишеней и транспорта фотосенсибилизатора внутрь клетки-мишени путем специфического рецептор-опосредуемого эндоцитоза, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит компонент, обладающий способностью направленного транспорта фотосенсибилизатора внутри клеток-мишеней. 2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что компоненты композиции объединены между собой ковалентно и/или находятся в смеси. 3. Композиция по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве компонента, обладающего способностью направленного транспорта фотосенсибилизатора внутри клеток-мишеней, она содержит компонент, обладающий способностью направленного транспорта в ядро. 4. Композиция по п. 3, отличающаяся тем, что из компонентов, обладающих способностью направленного транспорта в ядро, она содержит кариофильную аминокислотную последовательность. 5. Композиция по п. 4, отличающаяся тем, что из кариофильных аминокислотных последовательностей она содержит кариофильную последовательность большого Т-антигена вируса SV-40. 6. Композиция по пп. 4 и 5, отличающаяся тем, что из кариофильных аминокислотных последовательностей она содержит модифицированную кариофильную последовательность большого Т-антигена вируса SV-40. 7. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит эндосомолитический компонент. 8. Композиция по п. 7, отличающаяся тем, что из эндосомолитических компонентов она содержит аденовирус. 9. Композиция по п. 8, отличающаяся тем, что из аденовирусов она содержит аденовирус человека тип 5 штамм dl-312. 10. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве носителя фотосенсибилизатора она содержит полимер. 11. Композиция по п. 10, отличающаяся тем, что из полимеров она содержит белок. 12. Композиция по п. 11, отличающаяся тем, что из белков она содержит бычий сывороточный альбумин. 13. Композиция по п. 11, отличающаяся тем, что из белков она содержит рекомбинантный полипептид. 14. Композиция по п. 13, отличающаяся тем, что из рекомбинантных полипептидов она содержит бактериальную
Описание изобретения к патенту
Изобретение направлено на решение задачи усиления фотодинамического повреждения клеток-мишеней, относится к биотехнологии, может быть использовано в клеточной и молекулярной биологии, представляет интерес для разработки методов, которые могут быть использованы в экспериментальной медицине и фармакологии. Основная схема применения фотодинамической терапии (ФДТ) состоит из введения в организм фотосенсибилизатора (ФС), который поглощается практически всеми клетками; затем вследствие различий в микроциркуляции, распределении, интенсивности обмена и т.п. ФС дольше задерживается в клетках-мишенях, например, в раковых клетках, нежели в нормальных тканях. Если в это время клетки-мишени и находящиеся в них молекулы ФС осветить, то свет вызовет фотохимические реакции, в результате которых клетки-мишени погибнут. Основной побочный эффект ФДТ состоит в повышенной чувствительности кожи и глаз к свету: пациенты должны тщательно оберегаться от солнечного света в течение 6 недель и более. Другой побочный эффект состоит в тошноте и рвоте, вызываемыми у пациентов введением ФС в высоких дозах. Очевидно, что оба этих побочных эффекта вызываны сочетанием двух причин: недостаточной селективностью ФС по отношению к клеткам-мишеням и избыточной концентрацией их в тканях пациента. Повышение специфичности ФДП может быть достигнуто за счет использования ФС в составе композиций. В части изобретения, относящегося к объекту композиция, аналогом может служить композиция на основе микросфер (Dachor, R. Shea, C.R. and Hasan, T. Photosensitized destruction of human bkadder carcinoma cells treated with chlorin e -conjugated microspheres. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 88, 1580-1584, 1991 аналог композиции). Использование композиций фотосенсибилизатора с микросферами приводит к усилению фотодинамического повреждения (ФДП) клеток. Такие композиции неспецифически поступают в клетку путем фагоцитоза и могут попадать в лизосомы. Недостаток композиций с микросферами состоит в том, что фотодинамическое действие этих композиций не является специфичным по отношению к типу клеток. Другим аналогом композиции может служить композиция хлорина е с моноклональными антителами [1] К недостаткам такой композиции можно отнести то, что она способна действовать только на поверхность клетки-мишени, и вызываемое ею ФДП не затрагивает наиболее чувствительные к ФДП компартменты клеток-мишеней. Этого недостатка лишена композиция из фотосенсибилизатора, компонента-носителя фотосенсибилизатора, а также компонента для узнавания клеток-мишеней и транспорта фотосенсибилизатора внутрь клеток-мишеней путем специфического рецептор-опосредуемого эндоцитоза, которая является прототипом изобретения [3] Композиция инсулин-БСА-хлорин, описанная в [3] после связывания со специфическими рецепторами на поверхности клеток-мишеней способна к рецепторопосредуемому эндоцитозу и, соответственно. к транспорту внутрь клеток, где и происходит после облучения клеток процесс генерации активных форм кислорода, которые являются действующим началом при ФДП клеток. Прототип обладает преимуществом по сравнению с композицией с моноклональными антителами или композицией с микросферами. Композиция при наличии специфического связывания с поверхностными клеточными рецепторами, присущими для данного типа клеток, способна к интернализации путем рецептор-опосредуемого эндоцитоза, вследствие чего образование активных продуктов фотоокисления происходит внутри клетки вблизи от чувствительных к повреждению компартментов клеток. Недостатком композиции является отсутствие какого-либо специального компонента для направленного транспорта внутри клеток-мишеней, например, для транспорта ФС в наиболее чувствительные к фотоповреждению компартменты клеток или для транспорта из менее чувствительных компартментов. В результате не происходит эффективного транспорта в эти компартменты и ФДП оказывается не таким сильным, как могло бы быть при наличии компонента для направленного транспорта внутри клеток. Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в создании композиций, которые способны производить ФДП клеток-мишеней в низких концентрациях, за счет того, что в составе композиции помимо ФС, носителя фотосенсибилизатора и компонента для узнавания клеток-мишеней и рецептор-опосредуемого эндоцитоза, имеется также компонент, обладающий способностью направленного транспорта ФС внутри клеток-мишеней, что благодаря доставке ФС в наиболее чувствительные к ФДП компартменты приводит к усилению ФДП. Предлагаемые композиции имеют в своем составе ФС,компонент-носитель фотосенсибилизатора, компонент для узнавания клеток-мишеней и рецептор-опосредуемого эндоцитоза в них и компонент для направленного транспорта ФС внутри клеток-мишеней, например, для транспорта в наиболее чувствительные к ФДП компартменты этих клеток. Для достижения указанного технического результата в составе композиции имеется ФС-компонент, повреждающий клетки при фотоактивации, носитель ФС-компонент, необходимый для прикрепления ФС и других компонентов, компонент для узнавания и связывания композиций с поверхностью клеток-мишеней и доставки композиций внутрь клеток-мишеней путем рецептор-опосредуемого эндоцитоза, компонент для направленного транспорта ФС внутри клеток-мишеней. Отдельные компоненты, составляющие композиции, могут быть объединены между собой ковалентно и/или находиться в механической смеси. В качестве компонентов направленного внутриклеточного транспорта могут быть использованы вещества, способные транспортировать композицию или ее компоненты в ядро. Из компонентов, обладающих способностью для транспорта в ядро, могут быть использованы гормоны, белки и пептиды, имеющие аминокислотную последовательность ядерной локализации (кариофильную последовательность), а также эндосомолитические компоненты, которые способны высвобождать композиции и ФС из эндосом например, некоторые вирусы эндосомолитические амфипатические пептиды), что делает возможным более эффективный транспорт в один из наиболее чувствительных к ФДП компартментов клетки ядро. Другим чувствительным компартментом объектом для направленного транспорта внутри клетки-мишени могут служить, например, лизосомы. В качестве компонентов-носителей ФС могут быть использованы различные полимеры, например, белки, в том числе рекомбинантные полипептиды. Как компоненты для узнавания клеток-мишеней (связывания с ними) и транспорта ФС внутрь леток путем рецептор-опосредуемого эндоцитоза могут быть использованы эндоцитируемые лиганды,в частности пептидные гормоны (инсулин, сопатотропин, пролактин и т. д.), лектины (конканавалин А, рицин, лектин из проростков пшеницы и т.д.), другие белковые (трансферрин, ферритин), и небелковые (сахара, низкомолекулярные гормоны) компоненты. В качестве ФС могут быть использованы различные молекулы, способные при облучении светом генерировать активные формы кислорода (порфирины, фталоцианины и т.д.). Существует ряд возможных типов конструкций, укладывающихся в изложенную выше схему. Для направленной доставки ФС в ядра эукариотических клеток была использована композиция, состоящая из следующих компонентов: ФС хлорина е6, компонента-носителя бычьего сывороточного альбумина, компонента для узнавания клеток мишеней и транспорта ФС путем рецептор-опосредуемого эндоцитоза эндоцитируемого лиганда пептидного гормона инсулина и компонента обладающего способностью направленного транспорта внутри клеток-мишеней - кариофильной последовательности большого Т-антигена вируса SV-40, обеспечивающей направленный внутриклеточный транспорт композиции в ядро. Данная композиция имеет следующую структуру: на белок-носитель БСА были последовательно ковалентно присоединены хлорин е6, кариофильная последовательность и инсулин. В состав данной композиции входит синтезированная химическим путем кариофильная последовательность большого Т-антигена вируса SV-40 (пептид РI 101). Пептид РI 101 включает в себя кариофильную последовательность: NH2-Tyr-Gly-Val-Lys-Arg-Lys-Lys7-Lys-Pro-Pro-Ala-Ala-His- Gln-Ala-Asp-Ala-Ala-Ala-Glu-Asp-Asp-Ser-Gly-Pro-Gly-Cys. Следующая композиция имеет сходный состав, но роль белка-носителя здесь выполняет

В указанном аналоге композицию, содержащую ФС, добавляют к клеткам-мишеням, выдерживают с ними, и затем облучают светом. В результате за счет свойств композиции ФС направленно доставляют к клеткам в составе композиции, которая связывается со специфическими клеточными рецепторами. При таком способе основной мишенью ФС являются плазматические мембраны клеток. Последнее не является оптимальным, поскольку ФДП не распространяется на значительно более чувствительные внутриклеточные мишени ядро или лизосомы. Такого недостатка лишен способ ФДП предлагаемый в [3] Данный способ обладает тем недостатком, что после поглощения ФС клеткам он за счет свойств применяемой композиции следует тем путем, который предопределен свойствами лиганда компонента для узнавания и рецептор-опосредуемого эндоцитоза клеток. При этом он не обязательно попадает (или попадает в незначительной мере) в другие чувствительные к ФДП части клетки. Технический результат, достигаемый изобретением в части объекта "способ", состоит в повышении безопасности и экономичности способа, в усилении ФДП клеток-мишеней за счет использования композиции, способной направленно переносить ФС внутри клеток-мишеней. Предлагаемый способ усиления ФДП включает в себя внесение ФС к клеткам в составе композиции, способной направленно переносить ФС внутри клеток-мишеней, выдерживание их при температуре нормальной жизнедеятельности клеток с последующим их облучением светом. В результате такого применения композиции происходит направленная доставка ФС к клеткам-мишеням,его связывание со специфическими рецепторами на клетках-мишенях, затем перенос ФС внутрь клеток-мишеней посредством рецептор-опосредуемого эндоцитоза, транспорт ФС в наиболее чувствительные к ФДП компартменты клеток, после чего фотоактивация ФС наиболее эффективна. В качестве чувствительных компартментов используют ядра. Для достижения указанного технического результата в способе ФДП клеток-мишеней используют такие композиции, в составе которых есть ФС, компонент-носитель ФС, компонент для узнавания клеток-мишеней и транспорта внутрь клетки-мишени путем рецептор-опосредуемого эндоцитоза и компонент, обладающий способностью направленного транспорта внутри клеток-мишеней. В способе фотодинамического повреждения клеток-мишеней используются композиции, обладающие способностью направленного транспорта в ядро клетки и композиции обладающие также способностью высвобождаться ФС из эндоцитозных компартментов. Изобретение решает задачу усиления ФДП клеток-мишеней. При решении этой задачи учитывается, что фотодинамический эффект подавляющего большинства ФС (порфиринов, фталоцианинов) обусловлен генерацией активных форм кислорода (синглетного кислорода, некоторых кислородных свободных радикалов и т.д.), которые и являются собственно токсическими агентами. Средний пробег активных форм кислорода в клетке не превышает сотых долей микрона, вследствие этого основной мишенью для ФС становятся клеточные мембраны, где, как показано и локализуется ФС. Усиление ФДП при снижении действующей концентрации достигается использованием ФС в составе композиции, в которой имеются компоненты, обеспечивающие направленный транспорт ФС в наиболее чувствительные к ФДП компартменты клеток-мишеней, повреждение которых критично для клетки. Доставка ФС в чувствительные к ФДП компартменты клеток-мишеней осуществляется после того, как ФС в составе композиции будет связан с клеткой-мишенью и затем поглощен ею. Для получения композиций, которые бы могли связываться со специфическими рецепторами клеток-мишеней и затем путем рецептор-опосредуемого эндоцитоза доставляться в клетки-мишени, проведена конъюгация ФС с лигандом, имеющим такие рецепторы на поверхности клеток-мишеней. Такие лиганды, как, например, инсулин, соматотропин и многие другие, после связывания со своими рецепторами на поверхности клеток проникают внутрь клеток путем рецептор-опосредуемого эндоцитоза, после чего можно осуществить направленный внутриклеточный транспорт комплекса композиция-рецептор в наиболее чувствительные компартменты клеток. Если к лиганду, который проникает в клетку путем рецептор-опосредуемого эндоцитоза, присоединить компонент для направленного транспорта, то можно за счет направленной доставки заменить внутриклеточную локализацию ФС, доставить ФС в более чувствительные компартменты клеток, что позволяет снизить действующую концентрацию ФС. Использование композиций позволяет также объединить несколько молекул ФС вместе, что может усиливать локальное действие вещества в местах поражения после направленной внутриклеточной доставки. Способ фотодинамического повреждения клеток-мишеней с использованием композиций для усиления фотодинамического повреждения клеток-мишеней осуществляется следующим образом. Синтезируют компоненты композиции, приготовляют композицию применительно к избранному типу клеток-мишеней, вносят композицию к объекту, содержащему клетки-мишени для ФДП, выдерживают при температуре нормальной жизнедеятельности клеток, и активируют ФС светом. Ниже приведен перечень иллюстраций к способу ФДП клеток-мишеней путем направленной внутриклеточной доставки ФС и композиции для ФДП клеток-мишеней путем направленной внутриклеточной доставки ФС. Фиг. 1. Зависимость выживаемости клеток гепатомы человека PLC/PRF/5 от концентраций композиций (Р10)-инсулин(хлорин е6), (












Стадия 5. Синтез конъюгатов (Р10)-(хлорин е6) и (









Класс A61K39/385 гаптены или антигены, связанные с носителями
Класс A61K41/00 Лекарственные препараты, получаемые из материалов путем воздействия на них волновой энергии или облучения частицами
Класс A61K31/40 содержащие пятичленные кольца только с одним атомом азота в качестве гетероатома, например сульпирид, сукцинимид, толметин, буфломедил
Класс A61K47/42 протеины; полипептиды; продукты их распада; их производные
Класс C12N7/00 Вирусы, например бактериофаги; их композиции; приготовление или очистка их