Экспериментальное изучение фотосенсибилизаторов нового поколения, поглощающих в ближней ИК-области спектра, для фотодинамической терапии злокачественных новообразований тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 14.01.12, кандидат наук Плотникова, Екатерина Александровна

• Плотникова, Екатерина Александровна
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Плотникова, Екатерина Александровна

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Фотодинамическая терапия

1.1.1. Молекулярные основы метода

1.1.2. Механизмы опухолевой деструкции

1.2. Фотосенсибилизаторы нового поколения

1.2.1. Производные природного бактериохлорофилла а

1.2.2. Синтетические тетрагидропорфирины

1.3. Препараты Tookad и Tookad Soluble

1.4. Системы солюбилизации и средства доставки фотосенсибилизаторов

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Изучаемые субстанции

2.2. Препараты и реактивы

2.3. Аппаратура

2.4. Биологические объекты

2.4.1. Клеточные культуры

2.4.2. Животные

2.4.3. Опухолевые модели

2.5. Методики исследований

2.5.1. Абсорбционная спектроскопия фотосенсибилизаторов

2.5.2. Измерение флуоресценции фотосенсибилизаторов в растворах методом локальной флуоресцентной спектроскопии

2.5.3. Оценка фотостабильности фотосенсибилизаторов в растворе

2.5.4. Изучение фото- и цитотоксичности фотосенсибилизаторов в системе in vitro

2.5.5. Изучение внутриклеточной локализации фотосенсибилизаторов методом КОМИРСИ

2.5.6. Оценка биораспределения фотосенсибилизаторов методом локальной флуоресцентной спектроскопии

2.5.7. Оценка биораспределения фотосенсибилизаторов методом оптического имиджинга

2.5.8. Методика проведения фотодинамической терапии на животных-опухоленосителях

2.5.9. Оценка противоопухолевого эффекта

2.5.10. Оценка глубины проникновения светового луча в опухолевую ткань

2.5.11. Магнитно-резонансная томография

2.5.12. Гистологическое исследование

2.6. Статистические расчеты полученных результатов

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ

53

3.1. Первичный скрининг субстанций-фотосенсибилизаторов

3.1.1. Фото-, физико-химические и биологические свойства субстанций-фотосенсибилизаторов бактериохлоринового ряда природного происхождения

3.1.2. Фото-, физико-химические и биологические свойства субстанций-фотосенсибилизаторов бактериохлоринового ряда синтетического происхождения

3.2. Углубленное изучение отобранных субстанций-фотосенсибилизаторов

3.2.1. Углубленное изучение субстанции метиловый эфир О-пропилоксим-N-пропоксибактериопурпуринимид

3.2.1.1. Фотоиндуцированная активность и цитотоксичность метилового эфира О-пропилоксим-Ы-пропоксибактериопурпуринимида в системе in vitro

3.2.1.2. Накопление и распределение метилового эфира О-пропилоксим-N-пропоксибактериопурпуринимида в клетках культуры саркомы S37

3.2.1.3. Распределение метилового эфира О-пропилоксим-N-пропоксибактериопурпуринимида в тканях и органах животных-опухоленосителей

3.2.1.4. Фотоиндуцированная противоопухолевая активность метилового эфира О-пропилоксим-Ы-пропоксибактериопурпуринимида у мышей с опухолями различного гистогенеза

3.2.1.5. Фотоиндуцированная противоопухолевая активность метилового эфира О-пропилоксим-Ы-пропоксибактериопурпуринимида у крыс с холангиомой печени РС-1

3.2.2 Углубленное изучение субстанции мезо-тетра(3-пиридил)бактериохлорина

3.2.2.1. Фотоиндуцированная активность и цитотоксичность мезо-тетра(3-пиридил) бактериохлорина в системе in vitro

3.2.2.2. Распределение мезо-тетра(3-пиридил)бактериохлорина в тканях и органах животных-опухоленосителей

3.2.2.3. Фотоиндуцированная противоопухолевая активность мезо-тетра(3-пиридил)бактериохлорина у мышей с опухолями различного гистогенеза

3.2.2.4. Фотоиндуцированная противоопухолевая активность мезо-тетра(3-пиридил)бактериохлорина у крыс с холангиомой печени

3.2.3. Изучение препарата сравнения Радахлорин

3.2.3.1. Фотоиндуцированная активность и цитотоксичность радахлорина в системе in vitro

3.2.3.2. Распределение радахлорина в тканях и органах животных -опухоленосителей

3.2.3.3. Фотоиндуцированная противоопухолевая активность радахлорина у мышей с опухолями различного гистогенеза

3.2.3.4. Фотоиндуцированная противоопухолевая активность радахлорина у крыс с холангиомой печени РС-1

3.3. Оценка глубины проникновения светового луча в опухолевую ткань

ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

121

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

Бхл - бактериохлорин

Бхл а - бактериохлорофилл а

ДМЕМ, Игла-МЕМ - культуральные среды

ДМСО - диметилсульфоксид

ГЛФ - готовая лекарственная форма

ИК -инфракрасный

ИК50 - концентрация, при которой наблюдается 50% гибель клеток КИ - критерий излеченности

КОМИРСИ - метод конфокальной микроспектроскопии и реконструкции

спектральных изображений МРТ - магнитно-резонансная томография

МТТ - 3-(4,5-диметилтиазолил-2)-2,5 дифенилтетразолий бромид

ТРО - торможение роста опухоли

УПЖ - увеличение продолжительности жизни

ФДВ - фотодинамическое воздействие

ФДТ - фотодинамическая терапия

ФК - флуоресцентная контрастность

ФН - нормированная флуоресценция

ФС - фотосенсибилизатор

ЭТС - эмбриональная телячья сыворотка

Сг EL - Cremophor EL

Colo26 - карцинома толстой кишки мыши

HEp2 - эпидермоидная карцинома гортаноглотки человека

ICR ^D-1) - линия аутбредных мышей

LLC - карцинома легкого Льюис

OD - оптическая плотность

PC-1 - альвеолярная слизистая карцинома печени

S37 - саркома S37

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Экспериментальное изучение фотосенсибилизаторов нового поколения, поглощающих в ближней ИК-области спектра, для фотодинамической терапии злокачественных новообразований»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

Проблема борьбы со злокачественными новообразованиями остается приоритетной для современного общества. По прогнозам ВОЗ за 1999 - 2020 гг заболеваемость и смертность во всем мире возрастет, поэтому разработка и внедрение новых, высокотехнологичных методов ранней диагностики и лечения рака является актуальной проблемой современной медицины. Одним из методов, показавшим в последние годы свою перспективность в лечении злокачественных новообразований кожи, головы и шеи, легких и бронхов, толстой и тонкой кишки, пищевода, желудка, предстательной железы, мочевого пузыря, молочных желез, шейки матки и др. является фотодинамическая терапия (ФДТ). Она основана на накоплении в опухолевой ткани введенного в организм фотосенсибилизатора (ФС), действие которого активируется локальным световым облучением и сопровождается генерированием активных форм кислорода, вызывающих гибель опухолевых клеток.

ФДТ даже интерстициальных новообразований является малоинвазивным методом, легко переносится больными, не приводит к серьезному травмированию тканей и органов, обеспечивая их функциональную сохранность, и не вызывает образования косметических дефектов. Серьезным преимуществом метода является возможность проводить лечение амбулаторно, сохраняя трудоспособность работающих больных.

Выбор потенциальных препаратов для ФДТ ограничен производными порфирина, хлорина и фталоцианина. Все эти соединения имеют поглощение в области 630 - 685 нм и не соответствуют в полной мере требованиям, предъявляемым к ФС в настоящее время:

- поглощение в дальнем красном и ближнем инфракрасном (ИК) спектральном диапазоне;

- доступность получения стандартной субстанции и готовой лекарственной формы (ГЛФ) препарата;

- стабильность при хранении и световом воздействии;

- высокая селективность накопления в опухолевой ткани по сравнению с окружающими нормальными тканями;

- быстрая элиминация из организма;

- отсутствие цитотоксичности без облучения;

-высокая безопасность: отсутствие кожной и общей токсичности, мутагенности, иммунотоксичности, аллергогенности, а также репротоксичности.

Создание и внедрение новых фотосенсибилизаторов, поглощающих в дальней красной и ближней ИК областях спектра, может существенно расширить сферу применения ФДТ. Использование подобных ФС позволяет воздействовать на пораженную ткань на глубине более 15 мм и открывает возможности для лечения объемных и глубокозалегающих опухолей.

Поэтому на протяжении последнего десятилетия исследователи всего мира ведут активный поиск бактериохлориновых ФС, большинство из которых имеет ограниченную растворимость в водных растворах, нестабильны при хранении и неустойчивы фотохимически, т.к. легко окисляются. Для решения этих проблем, а также для увеличения избирательности фотодинамического действия этого класса красителей проводятся разнообразные модифицикации их структур, путем введения различных заместителей или ионов металлов, создания наноструктурированных, мицеллярных и липосомальных дисперсий, а также конъюгатов с векторными молекулами.

Настоящая работа посвящена поиску высокоэффективной субстанции бактериохлоринового ряда, пригодной для создания ФС нового поколения для фотодинамической терапии больших и глубокозалегающих опухолей.

Цели и задачи

Целью настоящей работы является изучение физико-химических, фотофизических и биологических свойств новых субстанций бактериохлоринового ряда, поглощающих свет в длинноволновой области

спектра (А^ = 745 - 835 нм), и выбор лидерных соединений для создания фотосенсибилизаторов нового поколения.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:

1. Первичный скрининг субстанций-фотосенсибилизаторов:

- изучить фото-, физико-химические свойства, фотоиндуцированную активность и цитотоксичность на опухолевых клетках субстанций-фотосенсибилизаторов бактериохлоринового ряда природного и синтетического происхождения;

- провести корреляцию между структурой ФС и их физико-химическими, фотофизическими и биологическими свойствами. Отобрать для исследований на животных субстанции с наилучшими характеристиками.

2. Углубленное исследование:

- изучить особенности фармакокинетики лидерных субстанций в органах и тканях мышей с перевиваемыми опухолями;

- изучить противоопухолевую эффективность ФДТ с применением отобранных ФС у животных с инокулированными опухолями малого и большого размеров различного генеза в сравнении с препаратом Радахлорин;

- показать преимущества применения длинноволновых субстанций-фотосенсибилизаторов при фотодинамическом лечении животных с опухолями большого размера.

3. Оценка глубины проникновения светового луча в опухолевую ткань при использовании лидерных соединений бактериохлоринового ряда и препарата Радахлорин.

Научная новизна работы

В работе оценены фото-, физико-химические и биологические свойства новых оригинальных субстанций бактериохлоринового ряда и на основании полученных данных выбраны высокоэффективные соединения природного и синтетического происхождения, поглощающие в дальней красной и ближней ИК-области спектра (от 745 нм до 835 нм).

Для отобранных соединений (метиловый эфир О-пропилоксим-^-пропоксибактериопурпуринимид и мезо-тетра(3-пиридил)бактериохлорин) проведено изучение фотоиндуцированной активности на опухолевых клетках мыши в мультипараметрической системе, оценено их распределение в ткани саркомы S37 и окружающих опухоль тканях и органах животных методами локальной флуоресцентной спектроскопии и оптического имиджинга, получены данные по специфической противоопухолевой эффективности у мышей и крыс с перевивными опухолями как малого, так и большого размеров в сравнении с официнальным препаратом Радахлорин и показаны значительные преимущества использования длинноволновых фотосенсибилизаторов. На основании проведенных исследований отобраны 2 перспективные субстанции для разработки на их основе препаратов нового поколения для фотодинамической терапии злокачественных новообразований.

Практическая значимость исследования

Выбраны высокоэффективные субстанции бактериохлоринового ряда для создания новых препаратов для ФДТ злокачественных новобразований, отличающиеся устойчивостью при хранении и облучении, высокой специфической активностью и приеемлемой фармакокинетикой, поглощающие в области спектра 745 - 805 нм.

Экспериментально обоснованы и показаны преимущества применения длинноволновых ФС при лечении животных с опухолями большого размера. Их использование позволяет воздействовать на опухоль глубиной более 12 мм и добиться высокого эффекта ФДТ в отношении крупных по размеру опухолей, имеющих глубокую инвазию в подлежащие ткани, при однократном сеансе облучения.

Положения, выносимые на защиту

1) Проведенный первичный скрининг фотосенсибилизаторов бактериохлоринового ряда, включающий оценку физико-химических, фотофизических и биологических свойств в системе in vitro, позволил из 16

субстанций для дальнейшего углубленного изучения отобрать 2 соединения: метиловый эфир О-пропилоксим-#-пропоксибактериопурпуринимид (Xmax = 800 нм) природного происхождения и мезо-тетра(3-пиридил)бактериохлорин (Xmax = 747 нм) синтетического происхождения, характеризующиеся стабильностью при хранении и облучении , а также высокой фотоиндуцированной активностью.

2) Проведенные углубленные исследования показали, что:

- оба лидерных соединения имеют достаточно высокую флуоресценцию в органах и тканях животных, что позволяет надежно регистрировать их как при подготовке сеансов облучения, так и во время процедуры ФДТ;

- метиловый эфир О-пропилоксим-#-пропоксибактериопурпуринимид и мезо-тетра(3-пиридил)бактериохлорин обладают относительно быстрой фармакокинетикой: накоплением красителей в опухолевой ткани животных через 15 минут после введения, удержанием в ней до 2 часов и быстрым выведением из кожи и внутренних органов;

- отобранные соединения имеют высокую фотоиндуцированную цитотоксичность in vitro и проявляют выраженную эффективность при проведении ФДТ как у животных с опухолями малого, так и большого размеров;

- ФДТ с применением субстанций бактериохлоринового ряда у животных с опухолями больших размеров позволяет достичь более выраженного противоопухолевого эффекта, чем ФДТ с применением радахлорина.

3) Высокая эффективность ФДТ с применением фотосенсибилизаторов, имеющих поглощение в области 745-805 нм, обусловлена более глубоким проникновением возбуждающего света в ткань опухоли.

Личный вклад автора

Все включенные в диссертацию данные получены лично автором или при его непосредственном участии. Автор участвовал в обосновании и постановке

основной части экспериментов, в обобщении, анализе и статистической обработке полученных результатов.

Апробация работы

Результаты работы были доложены и обсуждены на семинарах отделения модификаторов и протекторов противоопухолевой терапии ФГБУ «НМИРЦ» Минздрава РФ; XI Всероссийской конференции молодых ученых «Актуальные вопросы экспериментальной и клинической онкологии» (Москва, 2011 г); 10 юбилейной конференции «Нанотехнологии в онкологии» (Москва, 2012г); Всероссийской научно-практической конференции «Противоопухолевая терапия: от эксперимента к клинике» (Московская область, пос. Удельная, 2014г); III, IV и V Всероссийских конференциях «Фотодинамическая терапия и фотодиагностика» (Новосибирск, 2014г; Санкт-Петербург, 2015г и Москва, 2016г); XII Всероссийской научно-практической конференции «Отечественные противоопухолевые препараты» (Москва, 2015г); Всероссийской конференции молодых ученых с международным участием «достижения современной фармакологической науки» (Рязань, 2015г).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 7 статей в отечественных и зарубежных журналах, 20 тезисов докладов на российских конференциях с международным участием и получено 3 патента.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части, глав «результаты» и «обсуждение результатов», выводов и списка литературы. Работа изложена на 137 страницах машинописного текста, содержит 34 рисунка и 13 таблиц. Список литературы включает 148 источников.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Фотодинамическая терапия

Фотодинамическая терапия основана на накоплении в опухолевой ткани введенного в организм фотосенсибилизатора, действие которого активируется локальным световым облучением и сопровождается генерированием синглетного кислорода и других активных радикалов, вызывающие разрушение жизненно важных структур опухолевых клеток и их гибель [6, 7, 24, 28, 34, 35, 39, 142]. Таким образом, ФДТ - это трехкомпонентный метод лечения, два из которых - фотосенсибилизатор и свет являются экзогенными факторами, и третий эндогенный - кислород или другие свободнорадикальные частицы.

Практическая реализация метода ФДТ включает четыре этапа [9, 12, 27, 29]: I этап - введение, обычно внутривенно, раствора ФС; II этап - накопление препарата в опухолевом узле (от нескольких минут до суток), на данном этапе есть возможность оценить размер опухоли и расположение, путем локального измерения интенсивности флуоресценции флуорохрома; III этап - облучение опухоли светом определенной длины волны, соответствующей максимуму поглощения красителя, развитие фотохимических реакций, которые приводят к гибели опухолевых клеток; и IV этап - разрушение злокачественного новообразования с частичным или полным восстановлением пораженных участков.

По современным представлениям, противоопухолевые эффекты данного вида лечения обусловлены комбинацией прямого фотоповреждения опухолевых клеток, разрушения сосудистой сети опухоли и активации иммунного ответа [26, 45, 95].

1.1.1. Молекулярные основы метода

Молекулярные механизмы прямого фотодинамического повреждения клеток изучены довольно детально и описаны в основном в работах прошлого столетия [7, 12, 13, 97].

В настоящее время по характеру первичного процесса все фотохимические реакции разделяют на два типа (I и II).

Фотохимические реакции первого типа включают прямое взаимодействие возбужденного светом ФС с субстратом и переходных радикалов, которые затем вступают в реакцию с кислородом. Поглощая кванты света молекула сенсибилизатора переходит из основного состояния в возбужденное (синглетное) состояние *С. В последующем может происходить либо обратный переход в основное состояние, сопровождающийся излучением кванта света -флуоресценцией, либо синглетная форма переходит в триплетную, которая начинает взаимодействовать с биологическими молекулами, отрывая у них электроны или атомы водорода, инициирует образование свободных радикалов, вызывающих окисление. Общий механизм по типу I представлен уравнениями: С + ^ ^ *С *С + ЯН ^ + К СИ + О2 ^ С + НО2 К + О2 ^ ЯО2

В фотохимических реакциях второго типа перенос энергии происходит из возбужденного триплетного состояния ФС на молекулярный кислород с образованием его синглетной формы. Последняя обладает значительно большей подвижностью по сравнению с формой *С (тип I) и более активно окисляет внутриклеточные элементы клетки. Считается, что механизм по типу II обычно преобладает при ФДТ.

Молекула сенсибилизатора С (Рис. 1) при облучении переходит из основного состояния Б0 в синглетное состояние и затем в результате потери части энергии - в долгоживущее триплетное состояние Т1. На стадиях синглетного и частично триплетного состояний сенсибилизатор может участвовать в фотохимических реакциях типа I. При достаточном времени жизни триплетного состояния и энергии, превышающей 94 кДж, возможно образование синглетного кислорода 1О2, согласно переходу 5. В этом случае

разрушение клетки протекает, в основном, по типу II [8, 12, 40, 53, 78, 89, 95, 97, 107].

/ э,

1 2 / ^-1 1 Г)„ 94кДж

/1 Химические реакции ¡тип II)

т а I I б

Рис. 1. Общая схема электронных переходов возбужденных сенсибилизаторов и образования синглетного кислорода (схема Яблонского). 1 - поглощение; 2 -флуоресценция. Время жизни зависит от межмолекулярного взаимодействия; 3 - внутрисистемная конверсия; 4 - фосфоресценция; 5 - переход триплетного

3 1

кислорода О2 в синглетный кислород О2. Уровни энергии сенсибилизатора (а) и кислорода (б).

В настоящее время считается, что в реальных химических и биологических системах, как правило, оба механизма действуют одновременно. Какой из двух типов будет преобладать зависит от многочисленных факторов и во многом определяется фотофизическими и фотохимическими свойствами ФС [80, 107].

1.1.2. Механизмы опухолевой деструкции

ФДТ оказывает многофакторное повреждающее действие на опухоль. В опухоли происходят следующие процессы: прекращение кровоснабжения опухолевой ткани вследствие повреждения эндотелия и тромбоза кровеносных сосудов, непосредственная гибель опухолевых клеток через некроз или апоптоз и развитие иммунных и воспалительных реакций [1, 35, 97].

Избирательность накопления ФС в опухолевой ткани связывают с:

- высокой проницаемостью сосудов опухоли и их повышенным содержанием [57];

- повышенной кислотностью в ткани опухоли, что вызывает протонирование полярных групп ФС, увеличивая их гидрофобность и накопление в мембранах клеток [64];

- неэффективным лимфатическим дренажем в опухоли, что задерживает выведение ФС по сравнению с нормальными тканями [106];

- большим количеством синтезируемого коллагена и липидов, имеющих высокое сродство к липофильным препаратам [30].

Исследователи отмечают, что сосудистые нарушения в процессе ФДТ, играют важную роль в гибели опухоли. С помощью флуоресцентной микроскопии показано, что первичной мишенью при ФДТ являются эндотелиальные клетки сосудов. При исследовании тканей, только что подвергнутых ФДТ, выявляется округление обычно вытянутых плоских эндотелиальных клеток, что ведет к разрывам тесной связи между ними, потере межклеточных коммуникаций и обнажению экстрацеллюлярного матрикса и базальной мембраны. Фотоиндуцированное повреждение эндотелия вызывает активацию факторов свертывания крови и приводит к увеличению агглютинации клеток крови. В результате наблюдаются сосудистый стаз и тромбоз, последующая гипоксия и, как следствие, гибель опухоли [16, 25, 35, 90].

Помимо опосредованного сосудистого механизма действия, опухолевые клетки также непосредственно подвергаются разрушению при ФДТ. ФС могут проникать в клетку, как путем диффузии, так и в результате эндоцитоза [26].

Известно, что транспорт любого ксенобиотика, в том числе, сенсибилизатора к клетке осуществляется за счет связывания с различными компонентами крови, среди которых большое значение имеют альбумин, липопротеины низкой и высокой плотности. Поскольку опухолевые клетки

содержат большое число липопротеиновых рецепторов, то они и захватывают комплексы липопротеинов с транспортируемым веществом.

Основными локализациями ФС в клетке являются мембраны (фотоиндуцированное повреждение которых приводит к нарушению гомеостаза клетки), митохондрии (наблюдается инактивация митохондриальных ферментов, угнетение реакций окислительного фосфорилирования и снижение уровня аденозинтрифосфатазы), лизосомы (нарушение целостности лизосом и выход лизосомальных ферментов, приводящие к разрушению митохондрий), эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, а также липидные капли (клеточные органеллы, отвечающие за хранение и метаболизм нейтральных липидов и стериновых эфиров) [46, 47, 49, 91, 130].

По данным литературы, ФС, которые используются в клинической практике, не выявляются в ядре клеток и не оказывают прямого влияния на ДНК.

Фотодинамическое воздействие может индуцировать как некроз, так и апоптоз в зависимости от силы и интенсивности воздействия, а также от того, какие клеточные структуры повреждены. Некроз возникает как вследствие прямого токсического воздействия флуорохрома на клетки, так и опосредованного - гипоксия тканей опухоли, обусловленная тромбозом сосудов и разрушением их стенок. Некротические клетки разрушаются и набухают, высвобождая внутриклеточное содержимое в межклеточное пространство и тем самым запуская воспалительный процесс. Апоптоз представляет собой механизм, с помощью которого клетка инициирует самоуничтожение через процессы, запрограммированные генетическим аппаратом [35, 56, 91, 131].

Один и тот же ФС может вызывать некроз или апоптоз в зависимости от концентрации и времени инкубации. Например, кратковременная инкубация клеток с фотофрином приводит к накоплению преимущественно в плазматической мембране и последующее освещение вызывает некроз клеток;

после длительной инкубации (24 часа) ФС распределяется по всей клетке и сосредотачивается в митохондриях, тогда после облучения доминирует апоптоз [26, 46, 102, 109].

По современным представлениям активация противоопухолевых иммунных реакций - еще один механизм ФДТ [1, 48, 63, 86]. Гибель опухолевых клеток, вызванная фотодинамическим воздействием, приводит к высвобождению антигенов, которые способны распознаваться клетками иммунной системы. ФДТ-индуцированное острое воспаление сопровождается выбросом противовоспалительных цитокинов и медиаторов, привлекает в зону повреждения лейкоциты и стимулирует поглощение макрофагами продуктов клеточного распада. Последующая миграция дендритных клеток в лимфоидные органы, их созревание и реализация антиген-презентирующей функции способствуют активации опухоль-специфических гуморальных и клеточных иммунных реакций. Считается, что ФДТ-индуцированная активация специфического иммунного ответа не только вносит вклад в процессы уничтожения опухоли, но и способствует формированию пула опухоль-специфических клеток памяти.

Таким образом, противоопухолевые эффекты данного вида лечения обусловлены комбинацией прямого фотоповреждения опухолевых клеток, разрушения сосудистой сети опухоли и активации иммунного ответа.

1.2. Фотосенсибилизаторы нового поколения

На сегодняшний момент существует ряд официнальных препаратов для ФДТ природного и синтетического происхождения, которые условно могут быть разделены на три класса, на основе [29, 32, 107]:

1) порфирина (Рис. 2) (Фотофрин - производное гематопорфирина)

Рис. 2. Химическая структура порфирина (А, В, С и D - пиррольные кольца)

2) хлорофилла (Фоскан; Фотодитазин, Радахлорин, Фотолон производные хлорина е6) (Рис. 3)

НС

С9ПИ™09С НзС02С

3СО2С И О

НС

ИООС

СООИ СООИ

Рис. 3. Химическая структура хлорофилла а (слева) и хлорина е6 (справа)

3) фталоцианина (Фотосенс - смесь натриевых солей сульфированного фталоцианина алюминия, Фталосенс - смесь натриевых солей ди-, три- с тетрасульфофталоцианина) (Рис. 4).

я

я

Рис. 4. Химическая структура фталоцианина

Все перечисленные структуры ФС имеют поглощение в области 630 - 685 нм, где проницаемость биологических тканей незначительна (Рис. 5), и могут быть использованы только для лечения поверхностных опухолей [10, 59]. Кроме того, ФС на основе порфиринов и фталоцианинов медленно выводятся из организма млекопитающих и, как следствие, имеют длительную кожную фототоксичность [29].

Рис. 5. Проникновение света через биологическую ткань [12]

В настоящее время поиск новых структур для создания высокоэффективного фотосенсибилизатора проводится среди соединений с максимумом поглощения в дальнем красном и ближнем инфракрасном диапазонах (700-850 нм), в так называемом «терапевтическом окне», где биологические ткани относительно прозрачны (Рис. 6) и глубина проникновения излучения возрастает. Таким образом, появляется возможность воздействовать на более крупные по размеры опухоли, имеющие глубокую инвазию в подлежащие ткани и тем самым увеличивается эффективность ФДТ [35, 53, 90].

АЬэ

600 650 700 750 300 ЭЭО 900 950 пт

Рис. 6. Собственное поглощение биологической ткани: ось х - длина волны, нм; ось у - оптическая плотность, усл.ед.

В диапазоне поглощения 700 - 850 нм выделяют группу бактериохлоринов (тетрагидропорфиринов) (Рис.7). Соединения бактериохлоринового ряда, помимо интенсивного поглощения в длинноволновой области спектра, имеют достаточно высокий квантовый выход синглетного кислорода (0,3 - 0,7) и коэффициент экстинкции (50000 - 150000), собственную флуоресценцию, а также характеризуются быстрым выведением из организма млекопитающих, без длительного накопления в коже [14, 90, 144].

Рис. 7. Химическая структура бактериохлорина

Поиск новых ФС в ряду бактериохлоринов проводится в двух направлениях - создание путем различных модификаций соединений, получаемых на основе природного сырья (бактериохлорофилла а (Бхл а)) и синтетическим путем - восстановлением двойных связей в порфиринах в

пиррольных кольцах B и D (Рис. 2) [4]. До конца 90-х годов прошлого века производные как природного бактериохлорина, так и его синтетические аналоги являлись малоизученными соединениями вследствие отсутствия технологических методов синтеза данного класса веществ.

Соединения бактериохлоринового ряда имеют высокую гидрофобность, лабильность в темновых условиях и при световом воздействии и умеренную селективность накопления в опухолевых клетках. В последнее время для их успешного использования в ФДТ проводят оптимизацию структуры бактериохлорина для улучшения спектральных характеристик, устойчивости, повышения гидрофильности и фотостабильности, путем введения в молекулу алкильных и карбоксильных групп, аминокислотных остатков, амидоамидных, углеводных, сульфо- и гидроксилсодержащих заместителей [37, 61, 74, 88, 101, 103, 105, 114, 121, 123, 128, 129, 134,].

1.2.1. Производные природного бактериохлорофилла а

Методы синтеза различных производных природных бактериохлоринов активно разрабатываются в США в Roswell Park Cancer Institute в лаборатории под руководством проф. R.K. Pandey, в Израиле в институте им. Вейсмана и в России в МТУ им. М.В. Ломоносова под руководством проф. М.А. Грина.

В качестве сырья для получения производных бактериохлорина используют бактериохлорофилл а, который получают из биомассы пурпурных бактерий, таких как Rh. Sphaeroides, Rh. Roseapersiana и Rh. Capsulata. Данные виды бактерий продуцируют один тип бактериохлорофилла, что существенно облегчает выделение и очистку пигмента. Структура молекулы Бхл а имеет ряд других преимуществ: максимум поглощения в длинноволновой области спектра, высокий коэффициент мольной экстинкции, широкие возможности для направленной функционализации с целью создания устойчивого пигмента, отличающего высокой специфической активностью, селективным накоплением в опухолевой ткани и быстрой фармакокинетикой [15, 58, 69, 88, 125, 137, 138].

Структура - наиболее значимый параметр в оценке физико-химических и биологических свойств фотосенсибилизаторов. К настоящему времени синтезированы и изучены ряд производных бактериохлоринового ряда с различными функциональными боковыми заместителями в макроциклическом кольце и хромофорными центрами, влияющие на растворимость ФС, их стабильность и реализацию фотодинамического эффекта. Рассмотрим некоторые из них.

Группой ученых под руководством проф. R.K. Pandey синтезированы стабильные производные бактериохлорина и бактериопурпуринимида, содержащие N- и О- алкильные заместители разной длины, и изучена их фотоиндуцированная активность в системах in vitro и in vivo [51]. Среди исследованных соединений наибольшей фотоактивностью обладали производные с имидным циклом, его наличие обуславливает батохромный сдвиг Q-полосы в более длинноволновую область. Бактериопурпуринимид с гептильным остатком проявлял высокую эффективность при лечении животных с фибросаркомой RIF, в отличие от ФС с метоксильным и пропилоксильным заместителями. В исследованиях in vitro, наоборот, активность циклоимидов с короткими алкильными радикалами была выше в 1,4 - 1,6 раз. Дальнейшее увеличение цепи до 10 атомов углерода приводило к снижению активности как в системах in vitro, так и in vivo.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Плотникова, Екатерина Александровна, 2017 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Васильев Н.Е., Сысоева Г.М., Даниленко Е.Д. Иммунологические аспекты фотодинамической терапии // Медицинская иммунология. - 2003. - Т.5. - № 56. - С. 507-518.

2. Волошин Н.А., Пащенко С.Н. Роль лектинов в диагностике и лечении злокачественных новообразований // Запорожский мед. Журн. - 2004. - №3. - С. 93-96.

3. Гуревич Д.Г., Меерович И.Г., Меерович Г.А., Воробьев С.И. и др. Влияние размеров липосом на уровень и селективность накопления тиосенса в опухоли. - 2007. - Т.6. - №2. - С.43-49.

4. Е.А. Лукъянец. Поиск новых фотосенсибилизаторов для фотодинамической терапии // Фотодинамическая терапия и фотодиагностика. - 2013. - №3. - С. 316.

5. Ивонин А.Г., Пименов Е.В., Оборин В.А., Девришов Д.А., Копылов С. Н. Направленный транспорт лекарственных препаратов: современное состояние вопроса и перспективы // Известия Коми научного центра УрО РАН. - 2012. -№ 1(9). - С. 46-55.

6. Кармакова Т.А., Воронцова М.С., Венедиктова Ю.Б., Якубовская Р.И. Влияние противовоспалительной терапии на эффекты фотодинамического воздействия в эксперименте // Российский онкологический журнал. - 2011. -№1. - С. 20 - 26.

7. Красновский А.А. (мл.). Фотодинамическое действие и синглетный кислород. // Биофизика. - 2004. - T.49. - №2. - C. 305-321.

8. Кузнецова Н.А., Калия О.Л. Фотокаталитическая генерация активных форм кислорода в биологических средах в методе фотодинамической терапии. // Российский химический журнал. - 1998. - T.XLII. - №5. - C.36-49.

9. Куценок В.В., Гамалея Н.Ф. Фотодинамическая терапия злокачественных опухолей // Онкология. - 2003. - №1. - С.69-72.

10. Меерович И.Г., Меерович Г.А., Оборотова Н.А., Барышников А.Ю.

Распределение света по глубине опухолевого очага и эффективность использования терапевтического излучения при фотодинамической терапии. // РБЖ. - 2006. - Т.5 - №3. - С. 93-97.

11. Меерович И.Г., Санарова Е.В., Меерович Г.А., Деркачева В.М., Волков К.А., Негримовский В.М., Барканова С.В., Лукъянец Е.А., Оборотова Н.А., Смирнова З.С., Борисова Л.М., Ланцова А.В., Полозкова А.П., Орлова О.Л., Лощенов В.Б., Умнова Л.В., Барышников А.Ю., Ворожцов Г.Н. Инфракрасные фотосенсибилизаторы на основе наноструктурированных форм производных фталоцианинов // Российский химический журнал. - 2013. - Т. LVII. - №1. - С. 60-68.

12. Миронов А.Ф. Фотодинамическая терапия рака - новый эффективный метод диагностики и лечения злокачественных опухолей // Соровский образовательный журнал. - 1996. - №8. - С. 32-40.

13. Миронов А.Ф. Фотосенсибилизаторы на основе порфиринов и родственных соединений для фотодинамической терапии рака // Итоги науки и техники. Проблемы лазерной физики. ВНИТИ. - 1990. - №3. - С. 5 - 62.

14. Миронов А.Ф., Грин М.А. Сенсибилизаторы бактериохлоринового ряда: перспективы использования в фотодинамической терапии // Вестник МИТХТ. -2006. - №4. - С. 5-28.

15. Миронов А.Ф., Ефремов А.В. Способ получения бактериохлорофилла а // Патент РФ № 2.144.085 12.07. - 1996.

16. Морозова Н.Б. Экспериментальное изучение нового фотосенсибилизатора для фотодинамической терапии злокачественных новообразований // Дис. на соиск. уч. ст. к.б.н. - Москва. - 2007.

17. Морозова Н.Б., Андреева Т.Н., Кармакова Т.А., Рубцова Н.А., Якубовская Р.И., Чиссов В.И., Гуляев М.В., Анисимов Н.В., Пирогов Ю.А. Использование метода магнитно-резонансной томографии (МРТ) для оценки метастазирования саркомы S37 у мышей // Медицинская физика. - 2012. - №4. - С. 73-80.

18. Морозова Н.Б., Плютинская А. Д., Плотникова Е.А., Якубовская Р.И.,

Каприн А.Д., Макарова Е.А., Дудкин С.В., Лукъянец Е.А., Ворожцов Г.Н. Оценка фотофизических свойств и фотоиндуцированной противоопухолевой активности катионных бромидных солей мезо-тетра(п-алкил-З-пиридил) бактериохлорина в системах in vitro и in vivo // Вестник ФГБУ «РОНЦ им. Н.Н. Блохина». - 2016. - Т. 26-27. - №4. - С. 103-110.

19. Панкратов А.А., Андреева Т.Н., Якубовская Р.И., Коган Б.Я., Бутенин А.В., Фейзулова Р.К-Г., Пучнова В.А., Новоселецский Н.В., Хромов А.В, Лукьянец Е.А., Ворожцов Г.Н.. Изучение фотоиндуцированной противоопухолевой эффективности наноструктур на основе фталоцианинов в качестве «профотосенсибилизаторов» для фотодинамической терапии злокачественных новообразований in vivo // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2014. - Т. 157. - №6.

20. Пантюшенко И.В., Грин М.А., Якубовская Р.И., Плотникова Е.А., Морозова Н.Б., Цыганков А.А., Миронов А.Ф. Новый высокоэффективный ИК-фотосенсибилизатор в ряду бактериохлорофилла а для фотодинамической терапии рака // Вестник МИТХТ. - 2014. -Т.9. - №3. - С. 3-10.

21. Пантюшенко И.В., Рудаковская П.Г., Старовойтова А.В., Михайловская A.A., Абакумов М.А., Каплан М.А., Цыганков А.А., Мажуга А.Г., Грин М.А., Миронов А.Ф. Разработка наноструктурированных ИК-фотосенсибилизаторов на основе производных бактериохлорофилла а и наночастиц золота для фотодинамической терапии рака // Биохимия. - 2015. - №80. - С. 891-902.

22. Райков А.О., Хашем А., Барышникова М.А. Липосомы для направленной доставки противоопухолевых препаратов // Российский биотерапевтический журнал. - 2016. - №2 (15). - С. 90-96.

23. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая. - М.: Гриф и К. - 2012.- C. 944.

24. Странадко Е.Ф. Исторический очерк развития фотодинамической терапии // Лазер. Мед. - 2002. - № 1. - С. 4-8.

25. Странадко Е.Ф. Механизмы действия фотодинамической терапии //

Российский онкологический журнал. - 2000. - Р. 52-56.

26. Узденский А.Б. Клеточно-молекулярные механизмы фотодинамической терапии // М. - 2010. - С. 321.

27. Улащик В.С. Фотодинамическая терапия и ее применение в клинической практике // Здравоохранение. - 2006. - №6. - С. 24-28.

28. Филоненко Е.В. Флюоресцентная диагностика и фотодинамическая терапия - обоснование применения и возможности в онкологии // Фотодинамическая терапия и фотодиагностика. - 2014. - №1. - С. 3-7.

29. Фотолон - современный фотосенсибилизатор для фотодинамической терапии. Обзор результатов фармацевтических, фармакологических и клинических исследований // - 2015. - Минск «Парадокс».

30. Цыб А.Ф., Каплан М.А., Романко Ю.С., Попучиев В.В. Фотодинамическая терапия // - 2009. - Москва. - Медицинское информационное агенство.

31. Чиссов В.И., Якубовская Р.И., Миронов А.Ф., Грин М.А., Плотникова Е.А., Морозова Н.Б., Цыганков А.А. Препарат для фотодинамической терапии и способ фотодинамической терапии рака с его использованием // Патент на изобретение №2521327. - 2012.

32. Якубовская Р.И., Морозова Н.Б., Панкратов А.А. и др. Экспериментальная фотодинамическая терапия: 15 лет развития метода // Российский химический журнал. - 2013. - Т. LVII(2). - C. 10-30.

33. Якушина В.Д., Васильева О.А., Рязанцева Н.В., Новицкий В.В., Савельева О.Е., Прохоренко Т.С., Старикова Е.Г., Зима А.П. Галектин-1: роль в формировании особенностей врожденного и приобретенного иммунитета // Медицинская иммунология. - 2012. - Т.14. - № 1-2. - С. 21-32.

34. Abrahamse H., Hamblin M.R. New photosensitizers for photodynamic therapy // Biochem J. - 2016. - V. 473(4). - P. 347-64.

35. Agostinis P., Berg K., Cengel K.A., Foster T.H. et.al. Photodynamic therapy of cancer: an update // CA Cancer J. Clin. - 2011. - V. 61(4).- P. 250-281.

36. Annelies S.L. Derycke, Peter A.M. de Witte. Liposomes for photodynamic

therapy // Advanced Drug Delivery Reviews 56. - 2004. - P. 17- 30.

37. Amaut L.G., Pereira M.M., D^browski J.M., Silva E.F., Schaberle F.A., Abreu A.R., Rocha L.B., Barsan M.M., Urbanska K., Stochel G., Brett C.M. Photodynamic therapy efficacy enhanced by dynamics: the role of charge transfer and photostability in the selection of photosensitizers // Chemistry. - 2014. -V. 20(18). - P. 5346-57.

38. Ashur I., Goldschmidt R., Pinkas I., Salomon Y., Szewczyk G., Sarna T., Scherz A. Photocatalytic generation of oxygen radicals by the water-soluble bacteriochlorophyll derivative WST 11, noncovalently bound to serum albumin // J. Phys. Chem. A. - 2009. - V. 113. - P. 8027-8037.

39. Babilas P., Landthaler M., Szeimies R. Photodynamic therapy in dermatology // Eur. J. Dermatol. - 2006. - V. 16(4). - P. 340-348.

40. Bacellar I.O.L., Tsubone T.M., Pavani C., Baptista M.S. Photodynamic Efficiency: from molecular photochemistry to cell death // Int J Mol Sci. - 2015. - V. 16(9). - P.20523-20559.

41. Borbas K.E., Ruzié C., Lindsey J.S. Swallowtail bacteriochlorins. Lipophilic absorbers for the near-infrared // Org. Lett. - 2008. - V. 10. - P. 1931-1934.

42. Boyle R., Dolphin D. Structure and biodistribution relationship of phothodynamic sensitizer // J. Photochem. Photobiol. - 1996. - V.64. - P. 469-485.

43. Brandis A., Mazor O., Neunmark E., Rosenbach-Belkin V., Salomon Y. and Scherz A. Novel water-soluble bacteriochlorophyll derivatives for vascular-targeted photodynamic therapy: synthesis, solubility, phototoxicity and the effect of serum proteins, Photochem. Photobiol.- 2005. - V. 81. - P. 83-993.

44. Brandis A., Salomon Y., Scherz A. Bacteriochlorophyll sensitizers in photodynamic therapy. // In: Grimm B., Porra R.J., Rudiger W. and Scheer H. (eds.) Chlorophylls and Bacteriochlorophylls: Biochemistry, Biophysics and Biological Functions. - Dordrecht, NL, Kluwer. - 2005.

45. Broekgaarden M., Weijer R., Gulik T., Hamblin M., Heger M. Tumor cell survival pathways activated by photodynamic therapy: a molecular basis for pharmacological inhibition strategies // Cancer Metastasis Rev. - 2015. - V. 34. - P.

643-690.

46. Buytaert E., Dewaele M., Agostinis P. Molecular effectors of multiple cell death pathways initiated by photodynamic therapy // Biochem. Biophys. Acta. - 2007. - V. 1776. - №1. - P. 86-107.

47. Castano A.P., Demidova T.N., Hamblin M.R. Mechanisms in photodynamic therapy: part one - photosensitizers, photochemistry and cellur lovalization // Photodiagnosis Photodyn. Ther. - 2004. - V.1. - №4. - P. 279-293.

48. Castano A.P., Mroz P., Hamblin M.R. Photodynamic therapy and anti-tumourimmunity. Review // Nat Rev Cancer. - 2006. - V. 6(7). - P. 535-45.

49. Chen J.-J., Hong G., Gao L.-J., Liu T.-J., Cao W.-J. In vitro and in vivo antitumor activity of a novel porphyrin-based photosensitizer for photodynamic therapy // J Cancer Res Clin Oncol. - 2015. - V. 141 (9). - P. 1553 - 1561.

50. Chen Y., Potter W., Ohulchansky T., Oseroff A., Pandey R.K. In vivo stability and photodynamic efficacy of fluorinated bacteriopurpurinimides derived from bacteriochlorophyll-a // J. Med. Chem. - 2006. - V. 49. - P. 1874-1881.

51. Chen Y., Potter W.R., Missert J.R., Morgan J., Pandey R.K. Comparative in vitro and in vivo studies on long-wavelength photosensitizers derived from bacteriopurpurinimide and bacteriochlorin p6: fused imide ring enhances the in vivo PDT efficacy // Bioconjugate Chem. - 2007. - V. 18. - P. 1460-1473.

52. Cheng Y., Meyers J.D., Broome A-M., Kenney M.E., Basilion J.P., Burda C. Deep Penetration of a PDT Drug into Tumors by Noncovalent Drug-Gold Nanoparticle Conjugates // J. Am. Chem. Soc. - 2011. - V. 133. - P. 2583-2591.

53. Chilakamarthi U., Giribabu L. Photodynamic Therapy: past, present and future // Chem Rec. - 2017.

54. Dabrowski J. M., Urbanska K., Arnaut L. G., Pereira M. M., Abreu A. R., Simoes S., Stochel G. Biodistribution and Photodynamic Efficacy of a Water-Soluble, Stable, Halogenated Bacteriochlorin against Melanoma // ChemMedChem. - 2011. -№ 6. -P. 465-475.

55. Debele T.A., Peng S., Tsai H.C. Drug Carrier for Photodynamic Cancer Therapy

// Int J Mol Sci. - 2015. - V. 16(9). - P. 22094-22136.

56. Dougherty T.J., Gomer C.J., Henderson B.W., Jori G., Kessel D., Korbelik M., Moan J., Peng Q. Photodynamic Therapy // J. Natl Cancer Inst. - 2015.

57. Dvorak H.F. Leaky tumor vessels: consequences for tumor stroma generation and for solid tumor therapy // Prog. Clin. Biol. Res. - 1990. - V. 35. - P. 317-330.

58. Eisner U. Some novel hydroporphyrins // J.Chem. Soc. - 1957. - P. 3461 -3469.

59. Ethirajan M., Chen Y., Joshi P.,Pandey R. The role of porphyrin chemistry in tumor imaging and photodynamic therapy // Chem Soc Rev. -2011. - № 40(1). - P. 340-62.

60. Fan D., Taniguchi M., Lindsey J.S. Regioselective 15-bromination and functionalization of a stable synthetic bacteriochlorin // J. Org. Chem. - 2007. - V. 72. - P. 5350-5357.

61. Fiedor L., Rosenbach-Belkin V., Sai M., Scherz A. Preparation of tetrapyrrole-amino acid covalent complexes // Plan. Physiol. Biochem. - 1996. - V. 34. - P. 393-398.

62. Gandhi M.K., Moll G., Smith C., Dua U., Lambley E., Ramuz O., Gill D., Marlton P., Seymour J.F., Khanna R. Galectin-1 mediated suppression of Epstein-Barr virus specific T-cell immunity in classic Hodgkin lymphoma // Blood. - 2007. -V. 110. - P. 1326-1329.

63. Garg A.D., Nowis D., Golab J., Agostinis P. Photodynamic therapy: illuminating the road from cell death towards anti-tumourimmunity. Review // Apoptosis. - 2010. -V.15(9). - P. 1050-71.

64. Gerweck L.E. The ph difference between tumor and normal tissue offers a tumor specific target for the treatment of cancer // Drug resist. Updat. - 2000. - V. 3(1). - P. 49-50.

65. Ghosh P., Han G., De M., Kim C.K., Rotello V.M. Gold nanoparticles in delivery applications // Adv. Drug Delivery Rev. - 2008. - V. 60. - P. 1307-1315.

66. Grin M.A., Lonin I.S., Lakhina A.A. et al. 1,3 - dipolar cycloaddition in the synthesis of glycoconjugates of natural chlorins and bacteriochlorins // J. Porphyrins

Phthalocyanines. - 2009. -V. 13. - P. 336-345.

67. Grin M.A., Lonin I.S., Likhosherstov L.M., Novikova O.S., Plyutinskaya A.D., Plotnikova E.A., Kachala V.V., Yakubovskaya R.I., Mironov A.F. "Click chemistry" in the synthesis of the first glycoconjugates of bacteriochlorin series // Journal of Porphyrins and Phthalocyanines. - 2012. -V.16. - P. 1094-1109.

68. Grin M.A., Lonin I.S., Makarov A.I. et al. Synthesis of chlorin-carbohydrate conjugates by «click chemistry» // Mendeleev Commun. - 2008. -V. 18(3). - P. 135137.

69. Grin M.A., Mironov A.F. and Shtil A.A. Bacteriochlorophyll a and its derivatives: chemistry and pespectives for cancer therapy, Anticancer Agents Med. Chem. - 2008. - V. 8. - P. 683-697.

70. Grin M.A., Reshetnikov R.I., Yakubovskaya R.I., Plotnikova E.A., Morozova N.B., Tsigankov A.A., Efremenko A.V., Ermakova D.E., Feofanov A.V., Mironov A.F. Novel bacteriochlorophyll-based photosensitizers and their photodynamic activity // Journal of Porphyrins and Phthalocyanines. -2014. - V. 18. - P 129-138.

71. Gryshuk A.L., Chen Y., Potter W., Ohulchansky T., Oseroff A., Pandey R.K. In vivo stability and photodynamic efficacy of fluorinated bacteriopurpurinimides derived from bacteriochlorophyll-a // J. Med. Chem. - 2006. - V. 49. - P. 1874-1881.

72. He J., Baum L.G. Endothelial cell expression of galectin-1 induced by prostate cancer cells inhibits T-cell transendothelial migration // Lab. Invest. - 2006. - V. 86 (6). - P. 578-590.

73. Hinger D., Gräfe S., Navarro F., Spingler B., Pandiarajan D., Walt H., Couffin AC., Maake C. Lipid nanoemulsions and liposomes improve photodynamic treatment efficacy and tolerance in CAL-33 tumor bearing nude mice // J. Nanobiotechnology. - 2016. - V. 14. - P. 71.

74. Hoebeke M., Schuitmaker H.J., Jannink L.E. et al. Electron spin resonance evidence of the generation of superoxide anion, hydroxyl radical and singlet oxygen during the photohemolysis of human erythrocytes with bacteriochlorin a // Photochem.Photobiol. - 1997. - V. 66. - P. 502-508.

75. Huang Y.-Y., Luo D., Hamblin M.R. Stable synthetic bacteriochlorins: potent light activated anti-cancer drugs // Curr. Org. chem. - 2015. - V.19. - P. 948-957.

76. Huang Y.-Y., Balasubramanian T., Yang E., Luo D., Diers J.R., Bocian D.F., Lindsey J.S., Holten D., Hamblin M.R. Stable Synthetic Bacteriochlorins for Photodynamic Therapy: Role of Dicyano Peripheral Groups, Central Metal Substitution (2H, Zn, Pd), and Cremophor EL Delivery // ChemMedChem. - 2012. -№7. - P. 2155-2167.

77. Huang Y.-Y., Mroz P., Zhiyentayev T., Sharma S.K., Balasubramanian T., Ruzie C., Krayer M., Fan D., K. Borbas E., Yang E., Kee H.L., Kirmaier C., Diers J.R., Bocian D.F., Holten D., Lindsey J.S., Hamblin M.R. In Vitro Photodynamic Therapy and Quantitative Structure-Activity Relationship Studies with Stable Synthetic Near-Infrared-Absorbing Bacteriochlorin Photosensitizers // J Med Chem. - 2010. - V. 53(10). - P. 4018-4027.

78. James N.S., Ohulchanskyy T.Y., Chen Y., Joshi P., Zheng X., Goswami L.N., Pandey R.K.. Comparative Tumor Imaging and PDT Efficacy of HPPH Conjugated in the Mono- and Di-Forms to Various Polymethine Cyanine Dyes: Part - 2 // Theranostics. - 2013. - V. 3(9). - P. 703-718.

79. Joshi P., Ethirajan M., Goswami L.N., Srivatsan A., Missert J.R., Pandey R.K. Synthesis, spectroscopic, and in vitro photosensitizing efficacy of ketobacteriochlorins derived from ring-B and ring-D reduced chlorins via pinacol-pinacolone rearrangement // J Org Chem. - 2011. - V.76 (21). - P. 8629-40.

80. Juarranz A, Jaen P., Sanz-Rodriguez F., Cuevas J., Gonzalez S. Photodynamic therapy of cancer. Basic principles and application // Clin. Transl. Oncol. - 2008. -V.10. - №3. - P. 148-154.

81. Kateb B., Chiu K., Black Keith L., Yamamoto V., Khalsa B., Ljubimova J. Y. et al. Nanoplatforms for constructing new approaches to cancer treatment, imaging, and drug delivery: What should be the policy? // Neuroimage. - 2011. - V. 54. - P. 106124.

82. Kawczyk-Krupka A., Wawrzyniec K., Musiol S.K., Potempa M., Bugaj A.M.,

Sieron A. Treatment of localized prostate cancer using WST-09 and WST-11 mediated vascular targeted photodynamic therapy-A review // Photodiagnosis Photodyn Ther. - 2015. - V. 12(4). - P. 567-74.

83. Kelleher D.K., Thews O., Scherz A., Salomon Y., Vaupel P. Perfusion, oxygenation status and growth of experimental tumors upon photodynamic therapy with Pd-bacteriopheophorbide // Int J Oncol. - 2004. - №24(6). - P. 1505-11.

84. Kim H.J., Lindsey J.S. De novo synthesis of stable tetrahydro-porphyrinic macrocycles: bacteriochlorins and a tetradehydrocorrin // J. Org. Chem. - 2005. -V. 70. - P. 5475-5486.

85. Kimm S.Y., Tarin T.V., Monette S., Srimathveeravalli G., Gerber D., Durack J.C., Solomon S.B., Scardino P.T., Scherz A., Coleman J. Nonthermal Ablation by Using Intravascular Oxygen Radical Generation with WST11: Dynamic Tissue Effects and Implications for Focal Therapy // Radiology. - 2016. - V. 281(1). - P. 109-18.

86. Korbelik M. Review. PDT-associated host response and its role in the therapy outcome // Lasers Surg Med. - 2006. - V. 38(5). -P. 500-8.

87. Koudinova N.V., Pinthus J.H., Brandis A. et al. Photodynamic therapy with Pd-bacteriopheophorbide (TOOKAD): Successful in vivo treatment of human prostatic small cell carcinoma xenografts // Int. J. Cancer. - 2003. - V.104. - N.6. - P.782-789

88. Kozyrev A., Ethirajan M., Chen P., Ohkubo K., Robinson B.C., Barkigia K.M., Fukuzumi S., Kadish K.M., Pandey R.K. Synthesis, photophysical and electrochemistry of near-IR absorbing bacteriochlorins related to bacteriochlorophyll a // J Org Chem. - 2012. - V. 77 (22). - P. 10260-10271.

89. Krasnovsky A.A. Primary mechanisms of photoactivation of molecular oxygen. History of development and the modern status of research // Biochemistry. - 2007. -V. 72. - P. 1065-1080.

90. Krzykawska-Serda M., D^browski J.M., Arnaut L.G., Szczygiel M., Urbanska K., Stochel G., Elas M. The role of strong hypoxia in tumors after treatment in the outcome of bacteriochlorin-based photodynamic therapy // Free Radical Biology and

Medicine. - 2014. - V. 73. - P. 239-251.

91. Kushibiki T., Hirasawa T., Okawa S., Ishihara M. Responses of Cancer Cells Induced by Photodynamic Therapy // Journal of Healthcare Engineering. - 2013. - V. 4 (1). - P. 87-108.

92. Lahm H., Andre S., Hoeflich A., Kaltner H., Siebert H.C., Sordat B., Lieth C.W., Wolf E. and Gabius H.J. Tumor galectinology: Insights into the complex network of a family of endogenous lectins // Glycoconjugate Journal. - 2004. - V. 20. - P. 227238.

93. Lange C., Bednarski P.J. Photosensitizers for Photodynamic Therapy: Photochemistry in the Service of Oncology // Curr Pharm Des.- 2016.

94. Lin R., Zhou L., Lin Y., Wang A., Zhou J.H., Wei S.H. Property study of a new silica nanoparticle delivery system of hydrophobic phthalocyanine using spectroscopic method // Spectroscopy. - 2011. - V. 26. - P. 179-185.

95. Luksiene Z. Photodynamic therapy: mechanism of action and ways to improve the efficiency of treatment // Medicina. - 2003. - V.39 (12). - P. 1137-1150.

96. Lukyanov A.N., Torchilin V.P. Micelles from lipid derivatives of water-soluble polymers as delivery systems for poorly soluble drugs // Advanced Drug Delivery Reviews. - 2004. - V. 56. - P. 1273- 1289.

97. MacDonald I.J., Dougherty T.J. Basic principles of photodynamic therapy // J. Porphyr. Phthalocyanines. - 2001. - V.5. - №2. - P. 105-129.

98. Madappa N. K., Jiaxin N. Albumin-bound paclitaxel in solid tumors: clinical development and future directions // Drug Des Devel Ther. - 2015. - V. 9. - P. 37673777.

99. Mazor O., Brandis A., Plaks V., Neumark E., Rosenbach-Belkin V., Salomon Y., Scherz A. WST11, a novel water-soluble bacteriochlorophyll derivative: cellular uptake, pharmacokinetics, biodistribution and vascular-targeted photodynamic activity using melanoma tumors as a model // Photochem. Photobiol. - 2005. - V. 81. - P. 983-993.

100. Medina R.A. and Owen G.I. Glucose transporters: expression, regulation and

cancer // Biol. Res. - 2002. - V. 35 (1). - P. 9-26.

101. Meerovich I. G., Grin M.A., Tsyprovskiy A. G., Meerovich G. A., Barkanova S. V., Borisova L. M., Oborotova N. A., Baryshnikov A.Yu., Mironov A. F. New near-infrared photosensitizers based on bacteriochlorin p derivatives: preliminary results of in vivo investigations // Proc. SPIE. - 2007. - V. 6427. - P. 64270W1-W9.

102. Minimikawaw T., Sriratana A., Williams D.A. et al. Chloromethyl-X-rosamine photosensitises mitochondria and induces apoptosis in intact human cells // J. Cell. Sci. - 1999. - V. 112. - P. 2419-2430.

103. Mironov A.F., Grin M.A., Tsiprovskiy A.G. Synthesis of the first N-hydroxycycloimide in bacteriochlorophyll a series // J. Porphyrins Phthalocyanines. -

2002. - V. 6. - №. 5. - P. 358-361.

104. Mironov A.F., Grin M.A., Tsiprovskiy A.G., Kachala V.V., Karmakova T.A., Plyutinskaya A.D., Yakubovskaya R.I. New bacteriochlorin derivatives with a fused N-aminoimide ring // J. Porphyrins Phthalocyanines. - 2003. - V. 7. - P. 725-730.

105. Mironov A.F., Grin M.A., Tsiprovskiy A.G., Titeev R.A., Nizhnik E.A., Lonin I.S. Synthesis of cationic bacteriochlorins // Mendeleev Commun. - 2004. - V. 14. -№. 5. - P. 204-207.

106. Moan J., Cunderlikova B., Juzeniene A., Juzenas P., Ma L.-W., Iani V. Tumor selectivity of photodynamic therapy // Argeted Cancer Therapies - An Odyssey. -

2003. - P. 208-213.

107. Mogissi K., Dixon K., Gibbins S. A surgical view of photodynamic therapy in oncology: a review // The surgery journal. - 2015. - №1. - Р. 1-15.

108. O'Shaughnessy J.A. Pegylated liposomal doxorubicin in the treatment of breast cancer // Clin BreastCancer. - 2003. - V.4. - P.318-328.

109. Oleinick N.L., Morris R.L., Belichenco I. The role of apoptosis in response to photodynamic therapy: what, where, why, and how // Photochem. Photobiology. Sci. - 2002. - V. 1. - № 1. - P. 1-21.

110. Pandey R.K., Sumlin A.B., Constantine S., Aoudia M., Potter W.R., Bellnier D.A., Henderson B.W., Rodgers M.A., Smith K.M., Dougherty T.J. Synthesis,

photophysical properties and photodynamic efficacy // J. Photochem. Photobiol. -1996. - V. 64(1). - P. 194-204.

111. Pandey S.K., Zheng X., Morgan J., Missert J.R., Liu T.H., Shibata M., Bellnier

D.A., Oseroff A.R., Henderson B.W., Dougherty T.J. and Pandey R.K. Purpurinimide carbohydrate conjugates: Effect of the position of the carbohydrate moiety in photosensitizing efficacy. // Molecular Pharmaceutics. - 2007. -V. 4. -№ 3. - P. 448464.

112. Park Y.K., Bold B., Cui B.C. et al. Binding Affinities of Carbohydrate-Conjugated Chlorins for Galectin-3. Bull // Korean Chem. Soc. - 2008. - V. 29(1). -P. 130-134.

113. Paszko E., Ehrhardt C., Senge M.O., Kelleher D.P., Reynolds J.V. Nanodrug applications in photodynamic therapy // Photodiagnosis Photodyn Ther.- 2011. - V. 8(1). - P. 14-29.

114. Patel N., Pera P., Joshi P., Dukh M., Tabaczynski W.A., Siters K.E., Kryman M., Cheruku R.R., Durrani F., Missert J.R., Watson R., Ohulchanskyy T.Y., Tracy

E.C., Baumann H., Pandey R.K. Highly effective dual-function near-infrared (NIR) photosensitizer for fluorescence imaging and Photodynamic Therapy (PDT) of cancer // J Med Chem. - 2016. - V. 59(21). - P. 9774-9787.

115. Peer D., Karp J.M., Hong S., Farokhzad O.C., Margalit R., Langer R. Nanocarriers as an Emerging Platform for Cancer Therapy // Nat. Nanotech.- 2007. -V.2, - P. 751-760.

116. Pereira P.M., Silva S., Ramalho J.S., Gomes C.M., Giräo H., Cavaleiro J.A., Ribeiro C.A., Tomé J.P., Fernandes R. The role of galectin-1 in in vitro and in vivo photodynamic therapy with a galactodendritic porphyrin // Eur J Cancer. - 2016. - V. 68. - P. 60-69.

117. Prakash S., Yudin A.K. Perfluoroalkylation with organosilicon reagents // Chem. Rev. - 1997. - V. 97. - P. 757-786.

118. Preise D., Mazor O., Koudinova N., Liscovitch M., Scherz A., Salomon Y. Bypass of tumor drug resistance by antivascular therapy // Neoplasia. - 2003. -

№5(6). -P. 475-80.

119. Punt S., Thijssen V.L., Vrolijk J., Kroon C.D., Gorter A., Jordanova E.S. Galectin-1, -3 and -9 Expression and clinical significance in squamous cervical Cancer // PLoS One. - 2015. - V. 10 (6). - P. 119-129.

120. Reshetov V., Lassalle H., François A., Dumas D., Hupont S., Gräfe S., Filipe V., Jiskoot W., Guillemin F., Zorin V., Bezdetnaya L. Photodynamic therapy with conventional and PEGylated liposomal formulations of mTHPC (temoporfin): comparison of treatment efficacy and distribution characteristics in vivo // Int J Nanomedicine. - 2013. - V. 8. - P. 3817-3831.

121. Rocha L.B., Gomes-da-Silva L.C., D^browski J.M., Arnaut L.G. Elimination of primary tumours and control of metastasis with rationally designed bacteriochlorinphotodynamic therapy regimens // Eur J Cancer. - 2015. - V. 51 (13).

- P. 1822-30.

122. Rosenbach-Belkin V., Chen L., Fiedor L., Tregub I., Pavlotsky F., Blumfeld V., Salomon Y., Scherz A. Serine conjugates of chlorophyll and bacteriochlorophyll: phototoxicity in vitro and tissue distribution in mice bearing melanoma tumors // Photochem. and Photobiol. - 1996. - V. 64. - P. 174-181.

123. Ruzié C, Krayer M, Balasubramanian T, Lindsey JS. Tailoring a bacteriochlorin building block with cationic, amphipathic, or lipophilic substituents // J. Org. Chem.

- 2008. - V. 73. - P. 5806-5820.

124. Ruzié C., Krayer M., Lindsey J.S. Fast and robust route to hydroporphyrin-chalcones with extended red or near-infrared absorption // Org. Lett. - 2009. - V. 11.

- P. 1761-1764.

125. Scheer H. Chlorophylls // CRC Press, Boca Raton Ann Arbor. - Boston London.

- 1991.

126. Scherz A., Salomon Y., Brandis A., Scheer H. Palladium-substituted bacteriochlorophyll derivatives and use thereof // US Patent 6.569.846. - 1998.

127. Scherz A., Salomon Y., Fiedor L. Preparation of chlorophyll and bacteriochlorophyll conjugates and their applications as photosensitizers in

photodynamic therapy and general diagnostics // 1994, EP Appl 584552.

128. Schreiber S., Gross S., Brandis A., Harmelin A., Rosenbach-Belkin V., Scherz A., Salomon Y. Local photodynamic therapy (PDT) of rat C6 glioma xenografts with Pd-bacteriopheophorbide leads to decreased metastases and increase of animal cure compared with surgery // Int. J. Cancer. - 2002. - V. 99. - P. 279-285.

129. Sharmaa S.K., Krayerb M., Sperandioa F.F., Huanga L., Ying-Ying Huanga, Holtenh D., Lindseyb J.S., Hamblina M.R.. Synthesis and evaluation of cationic bacteriochlorin amphiphiles with effective in vitro photodynamic activity against cancer cells at low nanomolar concentration // J. Porphyr Phthalocyanines. - 2013. -V.l7(l-2). - P. 73-85.

130. Sharonov V.G., Karmakova T.A., Kassies R., Pljutinskaya A.D., Grin M.A., Refregiers M., Yakubovskaya R.I., Mironov A.F., Maurizot J.-C., Vigny P., Otto C., Feofanov A.V. Cycloimide bacteriochlorin p derivatives: Photodynamic properties and cellular and tissue distribution // Free Radical Biology and Medicine. - 2006. -V. 40. - P. 407-419.

131. Soriano J., Mora-Espí I., Alea-Reyes M.E., Pérez-García L., Barrios L., Ibáñez E., Nogués C. Cell death mechanisms in tumoral and non-tumoral human cell lines triggered by photodynamic treatments: apoptosis, necrosis and parthanatos // Sci Rep. - 2017. - V. 7. - P. 41340.

132. Srivatsan A., Jenkins S.V., Jeon M., Wu Z., Kim C., Chen J., Pandey R.K. Gold Nanocage-Photosensitizer Conjugates for Dual-Modal Image-Guided Enhanced Photodynamic Therapy // Theranostics. - 2014. - V. 4(2). - P. 163-174.

133. Srivatsan A., Missert J.R., Upadhyay S.K., Pandey R.K. Porphyrin-based photosensitizers and the corresponding multifunctional nanoplatforms for cancer-imaging and phototherapy // J. of Porphyrins and phthalocyanines. - 2015. - №19. -P. 109-134.

134. Staron J., Boron B., Karcz D., Szczygiel M., Fiedor L. Recent Progress in Chemical Modifications of Chlorophylls and Bacteriochlorophylls for the Applications in Photodynamic Therapy // Curr. Med. Chem. - 2015. - V. 22 (26). -

P. 3054-74.

135. Taneja S.S., Bennett J., Coleman J., Grubb R., Andriole G., Reiter R.E., Marks L., Azzouzi A.R., Emberton M. Final Results of a Phase I/II Multicenter Trial of WST11 (TOOKAD® Soluble) Vascular-Targeted Photodynamic Therapy (VTP) for Hemiablation of the Prostate in Men with Unilateral Low Risk Prostate Cancer Conducted in the United States // J Urol. - 2016. - V. 196(4). - P.1096-104.

136. Torchilin V.P. Targeted pharmaceutical nanocarriers for cancer therapy and imaging // J AAPS. - 2007. - V.9 (2). - P. 128-147.

137. Tsygankov A.A., Laurinavichene T.V., Bukatin V.E., Gogotov I.N., Hall D.O. Biomass production by continuous cultures of Rhodobacter capsulatus grown in various bioreactors // Biochem. Microbiol. - 1997. - V. 33. - P. 485-490.

138. Tsygankov A.A., Laurinavichene T.V., Gogotov I.N. Laboratory scale photobioreactor // Biotechnol. Tech. - 1994. - V. 8 - P. 575-578.

139. Wollina U., Dummer R., Brockmeyer N.H., et al. Multicenter study of pegylated liposomal doxorubicin in patients with cutaneous T-cell lymphoma // Cancer. - 2003.

- V.98. - P.993-1001.

140. Yakubovskaya R.I., Plotnikova E.A., Plutinskaya A.D., Morozova N.B., Chissov V.I., Makarova E.A., Dudkin S.V., Lukyanets E.A., Vorozhtsov G.N. Photophysical properties and in vitro and in vivo photoinduced antitumor activity of cationic salts of meso-tetra(N-alkyl-3-pyridyl)bacteriochlorins // Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. - 2014. - V. 130. - P. 109-114.

141. Yang E., Diers J.R., Huang Y., Hamblin M. R., Lindsey J.S., Bocian D.F., Holten D. Molecular Electronic Tuning of Photosensitizers to Enhance Photodynamic Therapy: Synthetic Dicyanobacteriochlorins as a Case Study // Photochem Photobiol.

- 2013. - V. 89(3). - P. 605-618.

142. Yano S., Hirohara S., Obata M., Hagiya Y., Ogura S., Ikeda A., Kataoka H., Tanaka M., Joh T. Current states and future views in photodynamic therapy // J. Photochem. Photobiol. - 2011. - V.12. - №1. - P. 46-67.

143. Yingchoncharoen P., Kalinowski D.S., Richardson D.S. Lipid-Based Drug

Delivery Systems in Cancer Therapy: What Is Available and What Is Yet to Come // Pharmacol Rev. - 2016. - V. 68. - P. 701-787.

144. Yu X., Siegel R., Roeder R.G. Interaction of the B cell-specific transcriptional coactivator OCA-B and galectin-1 and a possible role in regulating BCR-mediated B cell proliferation // J. Biol Chem. - 2006. - V. 281. - P. 15505-15516.

145. Zhang L., Chan F.X., Wang A.Z., Langer R.S., Farokhzad O.C. Nanoparticle in medicine: therapeutic applications and developments // Clin Pharmacol Ther. - 2008. - V. 83. - P. 761-769.

146. Zhang L.J., O'Shea D., Zhang C.Y., Yan Y.J., Wang L., Chen Z.L. Evaluation of a bacteriochlorin-based photosensitizer's anti-tumor effect in vitro and in vivo // J Cancer Res Clin Oncol. - 2015. - V. 141 (11). - P. 1921-30.

147. Zheng G., Graham A., Shibata M., Missert J.R., Oseroff A.R., Dougherty T.J., Pandey R.K.. Synthesis of b-galactose-conjugated chlorins derived by enyne metathesis as galactin-specific photosensitizers for photodynamic therapy // J. Org. Chem. - 2001. - V. 66. - P. 8709-8716.

148. Zheng X., Morgan J., Pandey S.K., Chen Y., Tracy E., Baumann H., Missert J.R., Batt C., Jackson J., Bellnier D.A., Henderson B.W., Pandey R.K. Conjugation of 2-(1'-Hexyloxyethyl)-2-devinylpyropheophorbide-a (HPPH) to Carbohydrates Changes its Subcellular Distribution and Enhances Photodynamic Activity in Vivo // J. Med Chem. - 2009. - V. 52 (14). - P. 4306-4318.