OFFICIAL MEDICATIONS FOR ANTI-TUMOR GENE THERAPY

This is a review of modern literature data of official medications for anti-tumor gene therapy as well as of medications that finished clinical trials.The article discusses the concept of gene therapy, the statistical analysis results of initiated clinical trials of gene products, the most actively developing directions of anticancer gene therapy, and the characteristics of anti-tumor gene medications.Various delivery systems for gene material are being examined, including viruses that are defective in  replication (Gendicine™ and Advexin) and oncolytic (tumor specific conditionally replicating) viruses (Oncorine™, ONYX-015, Imlygic®).By now three preparations for intra-tumor injection have been introduced into oncology clinical practice: two of them – Gendicine™ and Oncorine™ have been registered in China, and one of them – Imlygic® has been registered in the USA. Gendicine™ and Oncorine™ are based on the wild type p53 gene and are designed for treatment of patients with head and neck malignancies. Replicating adenovirus is the delivery system in Gendicine™, whereas oncolytic adenovirus is the vector for gene material in Oncorine™. Imlygic® is based on the  recombinant replicating HSV1 virus with an introduced GM–CSF gene and is designed for treatment of  melanoma patients. These medications are well tolerated and do not cause any serious adverse events. Gendicine™ and Oncorine™ are not effective in monotherapy but demonstrate pronounced synergism with chemoand radiation therapy. Imlygic® has just started the post marketing trials

Preclinical Evaluation of Antitumor Efficacy of a New Radiopharmaceutical Based on Thermoresponsive Carrier and Samarium-153

This work is devoted to studying the in vivo antitumor efficacy of the new injection radiopharmaceutical based on thermoresponsive polymer and β−-emitting radionuclide samarium-153 (153Sm-KARP-CheM). The study of in vivo antitumor efficacy was performed using mice F1 and C57Bl/6 with transplanted subcutaneously sarcoma S37 and melanoma B16, respectively. The animals received single intratumoral bolus injections of 37 MBq (1 mCi), or 18.5 MBq (0.5 mCi) of 153Sm-KARP-CheM, or saline in a volume 0.1 ml. The efficacy of antitumortreatment was evaluated using tumor growth inhibition index (TGI, %) and increase of average life span (ILS, %). The most meaningful therapeutic efficacy after intratumoral injection of 153Sm-KARPCheM was observed in melanoma-bearing mice C57Bl/6. The highest values of TGI for melanoma B16 were 79.5% and 79.6% after treatment with 18.5 MBq or 37 MBq, respectively. An increase of average life span by 17.1% was found in group of melanoma-bearing mice treated with 37 MBq of 153Sm-KARP-CheM only. Tumor growth inhibition of sarcoma S37 was slightly lower as compared with melanoma B16: 62.5% and 59.0% in 37 MBq and 18.5 MBq groups, respectively. 153Sm-KARP-CheM didn’t increase average life span of treated animals. In conclusion, 153Sm-KARP-CheM seems to be effective radiopharmaceutical for local tumor radiotherapy. Keywords: thermoresponsive polymer, samarium-153, radionuclide therapy of cancer, sarcoma S37, melanoma B16, antitumor efficacy

Эффективность в системе in vitro гликозилированных производных триметилового эфира хлорина е6 в зависимости от положения углеводного фрагмента в макроцикле

The physicochemical and photophysical properties, as well as photo-induced activity, of glycoconjugates based on chlorine е6 trimethyl ether with various positions of carbohydrate fragment in the macrocycle have been studied. The photo-induced activity was investigated in the human (HEp2, A549 and HT29) and animal (LLC) cell lines. The tested compounds showed in vitro both high photo-induced activity and high stability in the dark. The photosensitizer with galactose in the A pirrole ring demonstrated the highest activity (the half maximal inhibitory concentration (ИК50) varied from 27±2 nM to 75±5 nM in tests on different cell lines). Dyes with sugar substitutes in the C pirrole ring were 5–10 times less active. Изучены физико-химические и фотофизические свойства гликоконъюгатов на основе триметилового эфира хлорина е6  с углеводными заместителями в разных положениях макроцикла, а также их фотоиндуцированная активность относительно опухолевых клеток человека (НЕp2, А549 и НТ29) и животных (LLC) в системе in vitro. Показано, что все фотосенсибилизаторы оставались стабильными в течение длительного времени в темновых условиях. При оценке эффективности соединений выявлено, что наибольшую активность проявлял фотосенсибилизатор с галактозой в пирроле А (величина ИК50 варьировалась от 27±2 до 75±5 нМ в зависимости от клеточной культуры), в то время как наличие остатка углевода в пирроле С снижало фотоиндуцированную активность в 5–10 раз.

Сравнительное экспериментальное исследование специфической активности 5-АЛК и гексилового эфира 5-АЛК

A comparative experimental study of the specific activity of drugs based on 5-aminolevulinic acid (5-ALA) and its hexyl ester (5-ALA HE) was carried out. Their ability to induce the synthesis of photoactive protoporphyrin IX in the healthy tissues of the rabbit bladder when instilling the drug solutions at various concentrations has been estimated. It was shown that 5-ALA HE results in the induction and accumulation of PPIX in the rabbit bladder epithelium at much lower concentrations than 5-ALA. Thus, a significant increase in the fluorescence intensity in comparison with the control was achieved by instillation of 5-ALA HE solution in the rabbit’ bladder at a concentration of only 0.0001% (fluorescence intensity 2.20±0.60 a.u.), and for 5-ALA – only when using a solution at a concentration of 0.3% (fluorescence intensity 2.60±1.02 a.u.).Проведено сравнительное экспериментальное исследование специфической активности препаратов на основе 5-аминолевулиновой кислоты (5-АЛК) и ее гексилового эфира (ГЭ 5-АЛК). Оценена их способность индуцировать синтез фотоактивного протопорфирина IX  в здоровых тканях мочевого пузыря кролика при инстилляции растворов препаратов в различных концентрациях. Исследования показали, что ГЭ 5-АЛК вызывает индукцию и накопление ППIX в эпителии мочевого пузыря кролика в значительно меньших концентрациях, чем 5-АЛК. Так, достоверное увеличение интенсивности флуоресценции по сравнению с контролем удалось достичь при инстилляции в мочевой пузырь кролика раствора ГЭ 5-АЛК в концентрации всего 0,0001% (интенсивность флуоресценции 2,20±0,60 усл.ед.), а для 5-АЛК – только при использовании раствора в концентрации 0,3% (интенсивность флуоресценции 2,60±1,02 усл.ед.)

Влияние ДНК-тропных антиканцерогенных соединений на механизмы регуляции экспрессии генов

The presented review is devoted to the analysis of molecular mechanisms of action for different natural DNA-tropic compounds with established tumor preventive activity. Here we present their cancer preventive effects observed in vivo, mechanisms of DNA binding, influence on epigenetic regulation and “housekeeping” protein function. Additionally, the influence of these compounds on DNA helix parameters is discussed that should impact on epigenetic regulation of gene expression and formation of topologically associated domains.Обзор посвящен анализу молекулярных механизмов действия ряда природных ДНК-тропных соединений с установленной антиканцерогенной активностью. Приведены данные исследований антиканцерогенного действия этих соединений в экспериментах in vivo, рассмотрены механизмы их связывания с ДНК, влияния на метилирование ДНК и модификацию гистонов, способность к ингибированию функций ферментов «домашнего хозяйства». Кроме того, проанализированы возможные эффекты этих соединений на характеристики дуплекса ДНК, что должно иметь значение для эпигенетической регуляции экспрессии генов и формирования топологически ассоциированных доменов

Определение химиорезистентности клеток рака яичников in vitro

Objectives: to provide a rationale for existing approaches for the evaluation of chemoresistance of ovarian cancer in vitro, to perform a comparative analysis of the methods and to assess the perspectives of their further application.Materials and methods. For the review preparation, we analyzed articles on experimental testing of ovarian cancer resistance to chemotherapeutic agents, available at biomedical literature databases SciVerse Scopus (158), PubMed (323), Web of Science (285), RSCI (64). The review cited 37 recent publications, 12 of them being published over the past three years, and 16 articles being referred as pioneer publications on techniques previously and used today.Results. Peculiarities of the main methods for assessing the resistance and sensitivity of a cancer to various chemotherapeutic drugs using primary cultures of tumor cells obtained from biopsy or surgical material are analyzed. Proliferative and metabolic activities as well as the level of cell death were considered as the main evaluated characteristics of tumor cells. The methodological features of the described methods are discussed, as well as the prospects for their further application.Conclusion. Predictive detection of chemoresistance of ovarian cancer is based on testing the viability of tumor cells in the presence of a chemotherapeutic drug. The results of studies of the key mechanisms of chemoresistance development in tumor cells provide the rationale for improving in vitro testing.Цель исследования – представить обоснование существующих подходов к тестированию химиорезистентности рака яичников in vitro, провести их сравнительный анализ и дать оценку перспектив их дальнейшего применения.Материалы и методы. При подготовке обзора были проанализированы статьи по теме прогнозного определения химиорезистентности рака яичников к химиотерапевтическим препаратам, имеющиеся в информационных базах биомедицинской литературы SciVerse Scopus (158), PubMed (323), Web of Science (285), РИНЦ (64). В обзоре процитированы 37 современных публикаций, 12 работ из которых были опубликованы в течение последних 3 лет, а 16 статей относятся к первым публикациям по разработанным методикам, которые продолжают использовать в наши дни.Результаты. Рассмотрены особенности основных методов оценки резистентности / чувствительности рака яичников к различным химиотерапевтическим препаратам с использованием первичных культур опухолевых клеток, получаемых из биопсийного / операционного материала. При тестировании в качестве основных оцениваемых характеристик опухолевых клеток рассмотрены пролиферативная и метаболическая активность, а также уровень клеточной гибели. Обсуждены методические особенности описываемых методов, а также перспективы их дальнейшего применения.Заключение. Прогнозное выявление химиорезистентности рака яичников проводится на основании тестирования жизнеспособности опухолевых клеток в присутствии химиотерапевтического препарата. Обоснованием для совершенствования такого тестирования in vitro служат результаты исследований ключевых механизмов развития химиорезистентности опухолевых клеток

Новый высокоэффективный ИК-фотосенсибилизатор для фотодинамической терапии рака

The present article is devoted to the synthesis and investigation of biological and physico-chemical properties of the bacteriopurpurinimide derivative that was used as a photosensitizer. These substances have an ability to accumulate selectively in the malignant tumours. Also this class of photosensitizers is of particular interest because of their strong light absorbtion spectrum in red and NIR-region in the “window of tissue transparency”. This property affords to treat deep-seated tumours at the depth of 2 cm. In this study it was implemented the method of photodynamic therapy of cancer. The photosensitizer for this study was prepared as the nanostructured water-soluble micellar dispersion of O-propyloxime-N-propoxybacteriopurpurinimide methyl ester. The photodynamic therapy using this substance provided the highly effective photoinduced antitumour in vitro and in vivo activity, 100% regression of the tumour and 90% cure of animals.Осуществлен синтез и изучены физико-химические и биологические свойства производного бактерио-хлорофилла а - метилового эфира О-пропилоксима N-пропоксибактериопурпуринимида, использован-ного в качестве фотосенсибилизатора в виде наноструктурированной водной дисперсии. В работе реализован метод фотодинамической терапии рака, который включает системное введение данного фотосенсибилизатора в дозах от 1.0 до 10.0 мг/кг и облучение патологического участка оптическим излучением через 0.25-8 ч после введения препарата в спектральном диапазоне 789-831 нм при плотности энергии от 45 до 360 Дж/см2. Показано, что фотодинамическая терапия с использованием данного препарата обеспечивает высокую фотоиндуцированную противоопухолевую активность в системе in vitro и in vivo, 100%-ное торможение роста опухоли и 90%-ную излеченность животных за счет селективного накопления в опухоли и быстрого выведения из организма

Разработка технологии получения наночастиц на основе PLGA и дипропоксибактериопурпуринимида. Оценка физико-химических и биологических свойств полученной системы доставки

The article describes the process of developing a technology for producing nanoparticles based on a copolymer of lactic and glycolic acids (PLGA) containing dipropoxybacteriopurpurinimide (DPBPI) for photodynamic therapy of malignant tumors of various origins. Technological parameters for optimizing the method in order to obtain nanoparticles with specified characteristics are presented in this paper. As a result, the nanoparticles sample with an average particle diameter of 222.6±2.8 nm; ξ-potential 26.3±4.61 mV; polydispersity index 0.144; the total content of DPBPI in PLGA-DPBPI nanoparticles 13.6% were obtained. In accordance with the developed technique, the batch of PLGA-DPBPI nanoparticles was developed for further biological studies. In vitro experiments on A549 human non-small cell lung carcinoma for DPBPI, delivered as a part of PLGA-DPBPI nanoparticles, and an EL cremophor-based emulsion (CrEL-DPBPI) showed a similar intracellular distribution (concentrated in vesicular cell structures and diffusely distributed in cytoplasm), as well as high photo induced activity and the absence of dark cytotoxicity in case of PLGA-DPBPI nanoparticles. The study of the PLGA-DPBPI nanoparticles specific activity in vivo on the S37 mouse soft tissue sarcoma model showed the selective accumulation of DPBPI in tumor tissue and the almost complete elimination of DPBPI from the body within 48 hours, as well as significant antitumor efficacy in PDT.В статье описан процесс разработки технологии получения наночастиц на основе сополимера молочной и гликолевой кислот (PLGA), включающих дипропоксибактериопурпуринимид (DPBPI) и предназначенных для фотодинамической терапии (ФДТ) злокачественных новообразований различного генеза. В работе подобраны технологические параметры, позволяющие оптимизировать метод получения наночастиц с заданными характеристиками, в результате был получен образец сферических частиц, обладающая средним диаметром частиц 222,6±2,8 нм; ξ-потенциалом –26,3±4,61 мВ; индексом полидисперсности 0,144; общее содержание DPBPI в частицах PLGA-DPBPI составило13,6%. В соответствии с разработанной методикой была осуществлена наработка партии наночастиц PLGA-DPBPI для дальнейших биологических исследований. В экспериментах in vitro на клетках немелкоклеточной карциномы легкого человека А549 для DPBPI, доставленного в клетки с помощью наночастиц PLGA-DPBPI, и эмульсии на основе кремофора EL (CrEL-DPBPI) было показано сходное внутриклеточное распределение (концентрирование в везикулярных клеточных структурах и диффузное распределение в цитоплазме), а также была показана высокая фотоиндуцированная активность и отсутствие темновой цитотоксичности в случае использования частиц PLGA-DPBPI. Изучение специфической активности наночастиц PLGA-DPBPI in vivo на модели саркомы мягких тканей мыши S37 показало селективное накопление DPBPI в опухолевой ткани и практически полное выведение DPBPI из организма в течение 48 ч, а также выраженную противоопухолевую эффективность при ФДТ