Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии получения полимерных форм препаратов для лечения онкологических заболеваний

Докладчик: Северин Сергей Евгеньевич

Должность: Начальник отделения Курчатовского НБИКС-Центра, НИЦ «Курчатовский институт», д. х. н., профессор

Цель проекта:
Цель проекта - разработка технологии получения и создание экспериментальных образцов полимерных форм препаратов (этопозида и никлозамида) и исследование их противоопухолевой активности и общего токсического действия. Основными задачами проекта являются: - разработка оптимального состава полимерных форм препаратов (с учетом подбора полимера; стабилизатора эмульсии; оптимального соотношения компонентов); - подбор оптимальных технологических параметров (метод получения полимерных частиц, способ эмульгирования, режим гомогенизации) для получения полимерных форм препаратов, в том числе с использованием микрофлюидных технологий (с учетом технологических возможностей индустриального партнера); - разработка методов анализа качества полимерных форм препаратов (количественное определение, характеристики высвобождения действующего вещества, размер частиц, содержание остаточного органического растворителя, суспендируемость и др.); - разработка лабораторных регламентов получения полимерных форм препаратов; - разработка технологической схемы получения полимерных форм препаратов с использованием микрофлюидной технологии (с учетом технологических возможностей индустриального партнера); - наработка экспериментальных образцов полимерных форм препаратов в количествах, достаточных для выполнения экспериментальных работ; - разработка модельных клеточных тест-систем для оценки противоопухолевой активности полимерных форм препаратов in vitro (в отношении стандартизованных опухолевых клеточных линий и в отношении опухолевых стволовых клеток), а также для оценки токсического воздействия на нормальные клетки in vitro; - исследование механизмов действия полимерной формы никлозамида in vitro в отношении опухолевых клеточных линий и в отношении опухолевых стволовых клеток (оценка изменений клеточного цикла, апоптоза, повреждения ДНК, влияния на множественную лекарственную устойчивость); - исследование противоопухолевой активности полимерных форм препаратов in vivo с использованием моделей перевиваемых опухолей животных с оценкой степени торможения опухолевого роста и увеличения продолжительности жизни животных, в том числе и при комбинированной схеме применения; - исследование общетоксических свойств полимерных форм препаратов in vivo – определение переносимых и летальных доз при различных способах однократного введения; изучение отсроченной токсичности; изучение переносимости курсового введения; - исследование основных параметров фармакокинетики полимерных форм препаратов (AUC, Сmax, период полувыведения, уровень накопления в опухоли); - исследование стабильности полимерных форм препаратов в условиях хранения; - разработка рекомендаций по реализации результатов ПНИ в реальных секторах экономики и разработка проекта технического задания на проведение НИОКР (по теме: «Разработка технологии и доклинические исследования лекарственного средства на основе полимерной формы противоопухолевого препарата»).

Основные планируемые результаты проекта:
Основные научно-технические результаты:
- экспериментальные образцы полимерных форм препаратов (этопозида и никлозамида);
- методики анализа качества полимерных форм препаратов;
- лабораторные регламенты получения полимерных форм препаратов;
- технологическая схема получения полимерных форм препаратов с использованием микрофлюидной технологии (с учетом технологических возможностей индустриального партнера);
- протоколы экспериментальных исследований противоопухолевой активности, механизмов действия, общетоксических свойств, фармакокинетики и стабильности полимерных форм препаратов;
- проект технического задания на проведение НИОКР (по теме: «Разработка технологии и доклинические исследования лекарственного средства на основе полимерной формы противоопухолевого препарата»).
Основные характеристики планируемых результатов:
1. Разрабатываемые полимерные формы препаратов (этопозида и никлозамида) должны обладать противоопухолевой эффективностью на модели перевиваемых опухолей у лабораторных животных.
2. Основные технические характеристики экспериментальных образцов полимерных форм препаратов:
- по составу – представлять собой полимерную форму этопозида/никлозамида на основе биосовместимых полилактидгликолидов;
- содержание действующего вещества не меньше 5 %;
- средний размер частиц не больше 500 нм;
- высвобождение действующего вещества в модельных экспериментах не менее 48 часов;
- стабильность полимерной формы препарата в условиях хранения - не менее 1 года.
3. Образцы полимерных форм препаратов должны обладать следующими функциональными свойствами:
-проявлять противоопухолевую активность в отношении опухолевых клеточных линий in vitro;
- проявлять противоопухолевую активность in vivo;
- обладать более низкой токсичностью по сравнению со свободной субстанцией in vivo;
- обладать пролонгированным характером высвобождения действующего вещества in vivo.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Основные направления дальнейшего использования ожидаемых результатов проекта (коммерциализации) включают в себя проведение опытно-конструкторских работ, расширенных доклинических исследований, маркетинговых исследований, организацию производства. Совместно с индустриальным партнером (ОАО "Мосхимфармпрепараты" им. Н.А. Семашко") будет разработан проект технического задания на проведение опытно-конструкторских работ по разработке технологии и доклиническим исследованиям инновационных лекарственных средств. С участием индустриального партнера могут быть проведены клинические исследования, а также организовано производство, реализация и медицинское применение продукции на территории Российской Федерации.
Перспективность коммерческой реализации проекта определяется потребностью в разрабатываемых препаратах со стороны лечебных учреждений онкологического профиля. Внедрение разработанных препаратов в клиническую практику позволит значительно повысить эффективность лечения онкологических заболеваний. Важными социально-экономическими эффектами использования результатов проекта является улучшение потребительских свойств создаваемой продукции (улучшение фармакокинетических характеристик препарата, снижение дозировок, уменьшение побочных токсических эффектов) и повышение конкурентоспособности создаваемой продукции.
Значимым экономическим эффектом реализации проекта является совершенствование технологических процессов - применение микрофлюидных технологий как одного из технологических подходов при получении полимерных форм препаратов позволяет достигать высокой производительности, так как использование микроструктурных проточных реакторов приводит к значительному сокращению времени реакций, в конечном итоге предопределяя более высокую производительность. Применение этой технологии также позволяет значительно повысить безопасность и экологичность производства за счет минимального количества исходных компонентов реакционной смеси в микрореакторе, а также более точного ведения реакций в непрерывном проточном модуле, что минимизирует количество побочных продуктов.

Текущие результаты проекта:
На первом этапе проекта (наименование этапа: «Выбор направления исследований») выполнялись работы по разработке аналитического обзора современной научно-технической, нормативной, методической литературы по тематике ПНИ; обоснованию выбора направления исследований; проведению патентных исследований по ГОСТ 15.011-96; разработке модельных клеточных тест-систем для исследования противоопухолевой активности субстанций этопозида и никлозамида in vitro; определению диапазонов переносимых и летальных доз субстанций этопозида и никлозамида при разных способах однократного введения in vivo на мышах; подбору оптимального состава и технологических параметров для получения полимерной формы этопозида; разработке методов анализа качества полимерной формы этопозида; за счет внебюджетных средств - подготовке аналитического обзора по научным и прикладным аспектам использования микрофлюидной технологии при создании полимерных форм препаратов; разработке критериев отбора оптимального состава и параметров качества полимерных форм препаратов; разработке модельных клеточных тест-систем для оценки токсического воздействия субстанций этопозида и никлозамида на нормальные клетки in vitro.
В результате анализа первоисточников по противоопухолевой активности никлозамида и этопозида по литературным данным охарактеризована чувствительность разных типов опухолевых клеток человека к никлозамиду и этопозиду in vitro и in vivo. Проведен анализ
механизмов действия никлозамида в отношении опухолевых клеток и обнаружено, что он можетбыть активен в отношении опухолевых стволовых клеток (ОСК). В настоящее время проводятся исследования, направленные на поиск новых способов воздействия и новых лекарственных препаратов, которые могли бы наиболее избирательно действовать не просто на опухолевые клетки, составляющие основную массу опухоли, но и на ОСК, в том числе на поиск препаратов, ингибирующих сигнальные пути, регулирующие пролиферацию ОСК. К таким препаратам можно отнести никлозамид, у которого недавно обнаружена высокая противоопухолевая активность. Эти данные позволили обосновать необходимость разработки полимерных форм препаратов и изучения противоопухолевой активности в отношении опухолевых клеток разных типов, в отношении ОСК, при комбинированном использования. Проведенные патентные исследования по патентам и заявкам на изобретения и полезные модели Российской Федерации, и стран, ведущих в области высоких технологий - США, Германии, Великобритании, Франции, Японии, Кореи, Китая с глубиной поиска 20 лет свидетельствуют о значительном интересе в области исследуемой тематики - заявленная тема исследований относятся к одному из наиболее приоритетных направлений по разработке новых средств противоопухолевой терапии. Тематика патентуемых разработок лежит в области, для которой весьма востребовано появление и внедрение в практику новых методических решений. Патентов Российской Федерации, препятствующих проведению работ на дату окончания поиска не обнаружено. Проведенные патентные исследования позволят на следующих этапах проведения работ выявить направление и форму охраны созданных результатов научно-технической деятельности.
Были подобраны экспериментальные условия получения полимерной формы этопозида. Для получения полимерных композиций применяли метод одинарных эмульсий. В качестве полимеров были использованы полилактидгликолиды разного состава: PLGA 50/50, PLGA-COOH, PLGA 75/25. В качестве водной фазы использовали 0.5÷2 % раствор поливинилового спирта, в роли органической фазы выступали дихлорметан, хлороформ и смесь растворителей дихлорметан/ацетон/этанол. Выход продуктов составил 88÷94 %. Содержание этопозида в частицах достигало 5÷10 %. Средние размеры частиц в полимерных композициях составили от 170 до 450 нм. В ходе работы было выявлено, что PLGA 50/50 является наиболее подходящим полимером для получения полимерной композиции этопозида.
На модельных клеточных тест-системах определена цитотоксическая активность субстанций - для линий опухолевых клеток человека COLO 320 HSR (аденокарцинома сигмовидной кишки), SW 837 (аденокарцинома прямой кишки), Caco 2 (аденокарцинома ободочной кишки), MCF7 (аденокарцинома молочной железы), H69 (мелкоклеточный рак легкого). Проведены исследования по определению переносимых и летальных доз препаратов при разных способах однократного введения субстанций этопозида и никлозамида in vivo на мышах.