ПЕРСПЕКТИВЫ ПОИСКА МУЛЬТИТАРГЕТНЫХ ИНГИБИТОРОВ ТОПОИЗОМЕРАЗ С ПРОТИВООПУХОЛЕВЫМ ДЕЙСТВИЕМ

Purpose of research: to identify the prospects of search for new antitumor non-camptothecin inhibitors of topoisomerase I/II among the various chemical compounds based on the analysis of side effects.Material and Methods. The analysis included 65 relevant literature sources for 2002–2018 years, found in Systems such as Scopus, Web of Science, Pubmed, and eLIBRARY.Results. The antitumor and side effect characteristics of the agents, associated with the selective suppression of the activity of type I and/or II topoisomerase (Top1, Top2) in tumor cells were emphasized. Examples of the relationship between side effects of inhibitors and their structure and catalytic mechanisms were given. The following factors were highlighted as significant: 1) blocking of cells in G2 and S phases with a delay of entry into mitosis; 2) inhibition of the reaction of re-ligation with DNA breaks without re-linking; 3) launching of cytotoxic events with the inhibition of DNA replication and generation of double-strand breaks. Incurable cancers, such as gastric cancer, colorectal cancer, non-small cell lung cancer, hepatocellular carcinoma, glioblastoma, etc. were determined as more sensitive to inhibitors. Side effects of treatment and their connection with the mechanism of activity were described.Conclusion. Based on the comparative analysis of prognostically valuable data regarding the efficacy and safety of topoisomerase I/II inhibitors, multitargeted heterocyclic condensed nitrogen-containing compounds, in particular, anthrafurans, can be considered as new promising clinical candidates with higher selectivity of action.Цель исследования – выявление перспектив поиска новых противоопухолевых некамптотециновых ингибиторов топоизомеразы I/II среди различных химических соединений на основе анализа специфического и побочного действия.Материал и методы. В анализ вошли 65 источников тематической литературы за 2002–2018 гг., найденные в системах Scopus, Web of Science, eLIBRARY и Pubmed.Результаты. Подчеркнуты характеристики противоопухолевого и побочного действия искомых агентов, связанные с избирательным подавлением активности топоизомеразы I и/или II типа (Top1, Top2) в опухолевых клетках. Приведены примеры зависимости специфического и побочного действия ингибиторов от их структуры и каталитических механизмов. Выделены как значимые: 1) блокирование клеток в фазах G2 и S с задержкой вступления в митоз; 2) ингибирование реакции повторного лигирования с разрывами ДНК без повторного связывания; 3) запуск цитотоксических событий с торможением репликации ДНК и генерацией двунитевых разрывов. Определены как более чувствительные к ингибиторам труднокурабельные опухоли (рак желудка, колоректальный рак, немелкоклеточный рак лёгкого, глиобластома, гепатоцеллюлярный рак и пр.). Описаны побочные эффекты лечения и их связь с механизмом активности.Заключение. На основе сравнительного анализа прогностически ценных данных об эффективности и безопасности ингибиторов топоизомеразы I/II в качестве новых перспективных клинических кандидатов с более высокой избирательностью действия можно считать мультитаргетные гетероциклические конденсированные азотсодержащие соединения, в частности антрафураны

МОДЕЛИРОВАНИЕ ИНТЕРНАЛИЗАЦИИ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПРОТИВООПУХОЛЕВЫХ ЦИТОСТАТИКОВ В ТОНКОЙ КИШКЕ ЭКСПРЕСС-МЕТОДОМ EX VIVO С ПОМОЩЬЮ ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ

Introduction. the ability of the small intestine (internalization) to absorb water-soluble anticancer cytostatics determines the possibility of their oral administration. the ex-vivo express method that simulates the internalization of substances using a modified technique of an isolated «inverted» segment of the rat small intestine with flash chemiluminescence is adequate to solve the problem. Objectives: to evaluate the absorption of the new water-soluble anticancer cytostatics with different properties from the rat small intestine for preclinical study by oral administration. Material and methods. conjugated with acridinium (Acridinium NHS Ester, Toronto Research Chemicals, Canada) cytostatics were studied: low molecular weight (1) anthrafuran-acridinium (MW 0.8 kDa) and high molecular weight (2) aimpila-acridinium (MW 105 kDa) and (3) L-lysine-α-oxidase (LO-acridinium, MW 122 kDa). absorption was determined in a modified model of an isolated «inverted» segment of the rat small intestine using flash-chemiluminescence with the calculation of the relative light units (RLu). Results. It was shown that the absorption level of acridinium-conjugated cytostatics depending on molar concentration ranged from 55 % (1) to 1.7–11 % (2, 3) and 2500 (1) to 9.2–188 nmol/l (2, 3), respectively. the level of internalized anthrafuran-acridinium (55 %) was consistent with the known value of the effective non-conjugated cytostatic oral dose, which was two times higher than equitherapeutical parenteral dose: 100 mg/kg vs 50 mg/kg. Conclusion. the data obtained allow us to consider ex vivo express method for preclinical study of the various water-soluble anticancer cytostatics for screening and identification of an opportunity for oral administration and estimation of starting dose. the method has a good correlation with in vivo tests and economically favorable due to a quick response and small number of the tested agent.Введение. Способность к всасыванию в тонкой кишке (интернализация) водорастворимых противоопухолевых цитостатиков определяет возможность их перорального применения. Экспресс-метод ex vivo, моделирующий интернализацию веществ в рамках модифицированной методики изолированного «вывернутого» отрезка тонкой кишки крысы с импульсной хемилюминесценцией, адекватен для решения поставленной задачи. Цель исследования – оценка всасывания в организм из тонкой кишки новых водорастворимых противоопухолевых цитостатиков с различными свойствами для доклинического изучения при пероральном введении. Материал и методы. В исследование включены конъюгированные с Акридином (Acridinium NHS Ester, Toronto Research Chemicals, Canada) цитостатики: низкомолекулярный (1) Антрафуран-Акридин (MW 0,8 кДа) и высокомолекулярные (2) Аимпила-Акридин (MW 105 кДа) и (3) L-лизин-α-оксидаза (ЛО-Акридин, MW 122 кДа). Всасывание определено в модифицированной модели изолированного «вывернутого» отрезка тонкой кишки крысы методом импульсной флэш-хемилюминесценции и пересчитано в процентах. Результаты. Показано, что в зависимости от молярной концентрациии от 2500 (1) до 9,2–188 нмоль/л (2, 3) уровень всасывания конъюгированных с Акридином цитостатиков находится в диапазоне от 55 % (1) до 1,7–11 % (2, 3) соответственно. Уровень всасывания конъюгированного Антрафурана (55 %) согласуется с величиной известной эффективной пероральной дозы неконъюгированного цитостатика, которая была в два раза больше, чем эквитерапевтическая парентеральная доза: 100 мг/кг против 50 мг/кг. Заключение. Полученные данные позволяют рассматривать экспресс-метод ex vivo для скрининга возможности доклинического изучения различных водорастворимых противоопухолевых цитостатиков при пероральном введении с прогнозированием стартовой дозы. Метод адекватен тестам in vivo и экономически целесообразен в силу быстрого ответа и малого количества тестируемого агента

MODELING OF EX VIVO INTERNALIZATION METHOD OF WATER- SOLUBLE ANTICANCER DRUGS IN SMALL INTESTINE USING CHEMILUMINESCENCE

Introduction. the ability of the small intestine (internalization) to absorb water-soluble anticancer cytostatics determines the possibility of their oral administration. the ex-vivo express method that simulates the internalization of substances using a modified technique of an isolated «inverted» segment of the rat small intestine with flash chemiluminescence is adequate to solve the problem. Objectives: to evaluate the absorption of the new water-soluble anticancer cytostatics with different properties from the rat small intestine for preclinical study by oral administration. Material and methods. conjugated with acridinium (Acridinium NHS Ester, Toronto Research Chemicals, Canada) cytostatics were studied: low molecular weight (1) anthrafuran-acridinium (MW 0.8 kDa) and high molecular weight (2) aimpila-acridinium (MW 105 kDa) and (3) L-lysine-α-oxidase (LO-acridinium, MW 122 kDa). absorption was determined in a modified model of an isolated «inverted» segment of the rat small intestine using flash-chemiluminescence with the calculation of the relative light units (RLu). Results. It was shown that the absorption level of acridinium-conjugated cytostatics depending on molar concentration ranged from 55 % (1) to 1.7–11 % (2, 3) and 2500 (1) to 9.2–188 nmol/l (2, 3), respectively. the level of internalized anthrafuran-acridinium (55 %) was consistent with the known value of the effective non-conjugated cytostatic oral dose, which was two times higher than equitherapeutical parenteral dose: 100 mg/kg vs 50 mg/kg. Conclusion. the data obtained allow us to consider ex vivo express method for preclinical study of the various water-soluble anticancer cytostatics for screening and identification of an opportunity for oral administration and estimation of starting dose. the method has a good correlation with in vivo tests and economically favorable due to a quick response and small number of the tested agent

АНАЛИЗ СВОЙСТВ РАКОВО-ТЕСТИКУЛЯРНЫХ АНТИГЕНОВ КАК ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ МАРКЕРОВ ДИССЕМИНАЦИИ ПЕРВИЧНОЙ МЕЛАНОМЫ КОЖИ ЧЕЛОВЕКА

Purpose of the study: to analyze characteristics of cancer-testis antigens (Ctas) as potential biomarkers for dissemination of primary human skin melanoma (sm).Material and Methods. Recent publications from Pubmed, scopus and elibrary databases were analyzed for the available appropriate literature review. In total, 176 papers reported the description of Ctas and encoding genes and their potential for prognosis of primary sm dissemination. The authors included 52 of them in the given review.Results. Two sections of the paper comprise clinically significant characteristics of Ctas and their genes, including overexpression, which is selective for the heterogeneous tumor cell populations and mediated by humoral and/or cellular immune reactions; the association of tumor process and activation of Cta genes by demethylation of promotor sites, which is correlated with tumor progression; and the conditions required for effective immunotherapy involving Ctas and/or their genes.Conclusion. At present, there are no standards or clinical recommendations for the Cta-based prognosis of the early dissemination of primary skin melanoma. Therefore, it is important to study and analyze the Cta and encoding gene characteristics that reveal the connection between primary sm progression and tumor genesis including the role of circulating tumor cells (ctc), similar to stem cells, which have epithelial-mesenchymal transition (emt) phenotype, for clinical diagnostics of early sm dissemination. As a result of the study, the following Ctas could be considered as significant biomarkers of the early sm dissemination: mage-a1, mage-a4 and ny-eso-1, which expression correlates with the clinical pathological description of the disease progression, as well as with the relapse-free period and overall survival of the patients; magea3, which expression correlates with spag5 activation and Cd8+ t-cell abundance; ssx, a marker for stem cell migration including identification of the cells with emt and/or ctcs; and prame, signaling marker for dissemination of the uveal melanoma.Цель исследования – анализ свойств раково-тестикулярных антигенов (РТА, cancertestisantigens, СTAs), позволяющих рассматривать их в качестве маркеров диссеминации первичной меланомы кожи человека (Мк).Материал и методы. Были рассмотрены доступные источники литературы, опубликованные в базах данных Pubmed, scopus, Web of science, elibrary, РинЦ. Всего найдено 176 публикаций с описанием свойств РТА и кодирующих генов, из которых 52 работы были использованы для написания обзора.Результаты. В двух разделах обзора представлены современные клинически значимые функции РТА и их генов: гиперэкспрессия, избирательная в условиях гетерогенной популяции злокачественной патологии и опосредованная гуморальными и/или клеточными иммунными реакциями; связь с онкогенным процессом при активации РТА генов с деметилированием промоторных участков при малигнизации, коррелирующая с прогрессией новообразования; условия для реализации эффективной иммунотерапии с использованием РТА и/или их генов.Заключение. В отечественной медицине пока не существует стандартов и клинических рекомендаций для использования РТА в прогнозе ранней диссеминации первичной Мк. Поэтому очень актуальны исследования, посвященные анализу свойств РТА и кодирующих их генов, раскрывающие взаимосвязь злокачественной прогрессии первичной Мк и опухолевого генеза, в том числе роль близких к стволовым циркулирующих опухолевых клеток (ЦОк) с фенотипом эпителиально-мезенхимального перехода (ЭМП) для клинической диагностики ранней диссеминации Мк. В результате значимыми диагностическими биомаркерами ранней диссеминации Мк можно считать следующие РТА: MaGe-a1, MaGe-a4 и nY-esO-1, экспрессия которых коррелирует с клинико-патологической характеристикой прогрессии, с безрецидивной и общей выживаемостью пациентов; MaGea3, экспрессия которого коррелирует c активацией гена sPaG5 и обилием Cd8+ Т-клеток; ssX – маркер миграции стволовых клеток c идентификацией клеток с фенотипом ЭМП и/или ЦОк (по цтДнк), РТА PRaMe – сигнальный маркер диссеминации увеальной меланомы