Румянцева В

Румянцева В.Д.¹, Горшкова А.С.¹, Ивановская Н.П.²,

Осин Н.С.², Сухин Г.М.²

¹ Московский Государственный Университет Тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова, 119571, Москва, Россия

²ГосНИИ биологического приборостроения, 125424, Москва, Россия

Платиновые комплексы порфиринов как длительно люминесцирующие маркеры для ранней диагностики поверхностных опухолей

Одной из наиболее актуальных проблем современной медицины является диагностика и лечение злокачественных новообразований. Метод флуоресцентной диагностики опухолей с использованием фотосенсибилизаторов порфиринового ряда является перспективным и успешно развивающимся. Разрешающая способность этого метода определяется контрастностью получаемого люминесцентного изображения опухоли на фоне окружающей ее здоровой ткани, отношением полезного и фонового сигналов. Однако недостаточно высокий контраст из-за фоновой люминесценции создает иногда большие трудности в использовании данного метода. Одним из оптимальных решений преодоления этих недостатков является поиск и изучение новых фотосенсибилизаторов, люминесцентные характеристики которых позволили бы их избежать.

Создание реагентов, методов и аппаратуры для ранней люминесцентной диагностики поверхностных опухолей продолжает оставаться весьма актуальной задачей и является целью данной работы.

Одним из перспективных подходов для решения этой задачи является использование длительно люминесцирующих соединений и специальной техники регистрации сигнала фосфоресценции в режиме временного разрешения. Фосфоресценцией при комнатной температуре обладают платиновые комплексы порфиринов. Они имеют уникальные спектральные характеристики: высокие значения молярных коэффициентов поглощения (ε) – порядка 10^-5 М^-1см^-1, значительный (>250 нм) сдвиг спектра испускания относительно спектра возбуждения (Стоксов сдвиг) и высокие квантовые выходы люминесценции (φ) при комнатной температуре [1].

В таблице приведены спектрально-люминесцентные характеристики синтезированных нами платиновых комплексов природных и синтетических порфиринов.

Соединение	λ_max, (ε·10^-3 M^-1cm^-1), CHCl₃		λ_em, нм	τ, мкс
Соединение	B-полоса, нм	Q-полосы, нм	λ_em, нм	τ, мкс
1. Pt КП III	381 (285)	501 (12.8), 561 (50)	645	75
2. Pt УП	381 (266)	502.5 (13.7), 536.7 (53)	646	78
3. Pt ДП IX	379 (220)	499 (13), 532.4 (36.5)	642	86
4. Pt ОЭП	382 (290)	534 (62)	647	75
5. Pt ТФП(F₅)₄	390 (322)	503 (23), 537 (29)	648	68

Для дальнейших исследований нами был выбран Pt-комплекс копропорфирина III (Pt КП III) исходя из того, что это природный объект и его можно получать экологически чистым микробиологическим путем [2]. Изучение токсичности для данного соединения проводилось на мышах самцах линий BDF₁ и Balb/c. Определены тест-дозы Pt КП III: LD100 – 200 мг/кг веса, LD50 – 120 мг/кг, МПД – 80 мг/кг веса [3].

В дальнейших исследованиях были изучены собственная фосфоресценция (аутофосфоресценция) Pt КП III и кинетика накопления в органах, тканях и привитых опухолях мыши (мышиная модель ex vivo) методами флуориметрии с временным разрешением. Платиновый комплекс вводили как в свободном виде, так и в виде его конъюгатов с α-фетопротеином (АФП), маркером гепатомы и моноклональными антителами ICO-1 к лимфоме Беркетта.

Для снижения влияния аутофосфоресценции на результаты оценки распределения Pt КП III в органах и тканях мышей мы использовали регистрацию сигнала фосфоресценции на двух длинах волн (645 и 615 нм) при одной длине волны возбуждения (375 нм). Повышение соотношения интенсивностей на 645 и 615 нм указывает на накопление Pt КП III и может быть зарегистрировано в присутствии эндогенных соединений, формирующих фоновый уровень аутофосфоресценции органов и тканей мышей (рис. 1). Использование высокочувствительной аппаратуры на основе флуориметрии с временным разрешением (ГосНИИ БП) позволило надежно, с высоким контрастом диагностировать наличие опухоли при внутривенном введении препарата в концентрации 0.02 мг/кг живого веса, что более чем в 2000 раз ниже максимально переносимой дозы (МПД) для этого препарата.

Рис. 1. Соотношение интенсивностей люминесценции на 645 и 615 нм различных органов и тканей мышей с саркомой 37: а – аутолюминесценция белых беспородных мышей (n = 5); б – наведенная Pt КП III люминесценция белых беспородных мышей (n = 3) и мышей линии BALB/c (n = 3) при времени экспозиции 2 часа

Как свободный Pt КП III, так и конъюгированный маркер активно накапливаются в органах и тканях мыши. Для получения большего контраста было увеличено время экспонирования для конъюгата АФП/Pt КП III, введенного мышам DBF с перевивной гепатомой. За это время как свободный маркер, так и конъюгат практически выводятся из всех органов и тканей, но сохраняются в опухоли. В зависимости от размера и части исследованной опухолевой ткани люминесцентный контраст между ней и нормальной тканью составлял от 2 до 10 раз. При этом уровни сигнала в 10-50 раз превышали пороговые уровни детектирования, необходимые для надежного определения фосфоресцентной метки использованным оборудованием.

Полученные данные свидетельствуют о перспективности использования Pt КП III и его конъюгатов для ранней диагностики визуально и эндоскопически доступных опухолей с использованием методологии регистрации люминесценции в режиме временного разрешения, при котором уровень аутофосфоресценции многократно ниже, чем уровень найденной фосфоресценции.

Литература:

1. Румянцева В.Д, Ивановская Н.П., Коноваленко Л.И., Цуканов С.В., Миронов А.Ф., Осин Н.С. // Биоорган. химия. 2008. Т. 34. № 2. С.262-268.

2. Быховский В.Я., Зайцева Н.И., Миронов А.Ф., Осин Н.С., Печерских Е.В., Румянцева В.Д., Сухин Г.М. // Прикладная биохимия и микробиология. 2001. Т. 37. № 6. С.660-668.

3. Sukhin G.M., Rumyantseva V.D., Ivanov A.V., Ivanovskaya N.P., Mironov A.F., Osin N.S. // Photodiagnosis and Photodynamic Therapy. 2008. V.5. P. S26-S27.