ГЕМОСТИМУЛИРУЮЩИЕ СВОЙСТВА КОНЪЮГАТОВ ГРАНУЛОЦИТАРНО-МАКРОФАГАЛЬНОГО КОЛОНИЕСТИМУЛИРУЮЩЕГО ФАКТОРА С АЛЕНДРОНОВОЙ КИСЛОТОЙ

Цель. Оценка гемостимулирующей активности конъюгатов рекомбинантного гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора человека (рчГМ-КСФ) с алендроновой кислотой (АЛН) на модели цитостатической миелосупрессии и динамики накопления рчГМ-КСФ в составе конъюгата в костной ткани и костном мозге мышей.

Материалы и методы. В работе использовали конъюгаты, полученные методом твердофазного синтеза с помощью 1-этил-3-[3-диметиламинопропил]карбодиимида или реакции периодатного окисления. Гемостимулирующую активность оценивали на модели цитостатической миелосупрессии, вызванной введением мышам СВА/Calaс циклофосфана. Препараты рчГМ-КСФ вводили подкожно в течение 4–5 дней в дозе 90 мкг/кг. По окончании курса инъекций в образцах крови подсчитывали общее количество лейкоцитов, сегментоядерных нейтрофилов, в образцах костного мозга – общее число кариоцитов. Оценку распределения препаратов рчГМ-КСФ по тканям проводили на аутбредных мышах CD-1 после однократного внутривенного введения в эффективной дозе. Содержание рчГМ-КСФ в крови, ткани бедренной кости и костном мозге определяли иммуноферментным методом.

Результаты. Показано, что конъюгаты рчГМ-КСФ с АЛН сохраняли присущую исходному белку способность повышать число лейкоцитов, сегментоядерных нейтрофилов крови и кариоцитов костного мозга. Стимуляция продукции нейтрофилов под действием конъюгатов наблюдалась в более ранние сроки, чем в случае рчГМ-КСФ. Увеличение общего числа клеток костного мозга после введения всех трех конъюгатов было более выраженным по сравнению с исходным белком (на 34%). Повышенный гемостимулирующий эффект конъюгата AEG сопровождался более интенсивным накоплением рчГМ-КСФ в костной ткани и костном мозге мышей. Введенный в состав конъюгата рчГМ-КСФ обнаруживался в костной ткани в течение 24 ч и более длительно циркулировал в кровеносном русле по сравнению с исходным белком.

Заключение. Полученные данные позволяют сделать вывод о перспективности дальнейших работ по созданию эффективных гемостимулирующих препаратов на основе конъюгатов рчГМ-КСФ с АЛН.

1. Dygai A.M., Zhdanov V.V., Miroshnichenko L.A., Zyuz’kov G.N., Udut E.V., Simanina E.V., Stavrova L.A., Khrichkova T.Y., Agafonov V.I. Comparison of Specifi c Activity of Granulocytopoiesis Stimulators after Treatment with Cytostatics with Different Mechanisms of Action // Bull. Exp. Biol. Med. – 2013. – Vol. 55. – P. 631–635. DOI: 10.1007/s10517-013-2212-3

2. Hamilton J.A., Anderson G.P. GM-CSF Biology // Growth Factors. – 2004. – Vol. 22. No. 4. – P. 225–231. DOI: 10.1080/08977190412331279881

3. Bhattacharya P., Budnick I., Singh M., Thiruppathi M., Alharshawi K., Elshabrawy H., Holterman M.J., Prabhakar B.S. Dual Role of GM-CSF as a Pro-Inflammatory and a Regulatory Cytokine: Implications for Immune Therapy // J. Interferon Cytokine Res. – 2015. – Vol. 35, No. 8. – P. 585–599. DOI: 10.1089/jir.2014.0149

4. van de Laar L.V, Coffer P.J., Woltman A.M. Regulation of dendritic cell development by GM-CSF: molecular control and implications for immune homeostasis and therapy // Blood. – 2012. – Vol. 119, No. 15. – P. 3383–3393. DOI: 10.1182/blood-2011-11-370130

5. Hübel K., Dale D.C., Liles W.C. Therapeutic Use of Cytokines to Modulate Phagocyte Function for the Treatment of Infectious Diseases: Current Status of Granulocyte Colony-Stimulating Factor, Granulocyte-Macrophage Colony-Stimulating Factor, Macrophage Colony-Stimulating Factor, and Interferon-gamma // J. Infect. Dis. – 2002. – Vol. 185, No. 10. – Р. 1490–1501 DOI: 10.1086/340221

6. Steward W.P., Scarffe J.H., Austin R., Bonnem E., Thatcher N., Morgenstern G., Crowther D. Recombinant human granulocyte macrophage colony stimulating factor (rhGM-CSF) given as daily short infusions-a phase I dose-toxicity study // Br. J. Cancer. – 1989. – Vol. 59, No. 1. – Р. 142–145. DOI: 10.1038/bjc.1989.28

7. Morita M., Lamkhioued B., Soussi Gounni A., Aldebert D., Delaporte E., Capron A., Capron M. Induction by interferons of human eosinophil apoptosis and regulation by interleukin-3, granulocyte/macrophagecolony stimulating factor and interleukin-5 // Eur. Cytokine. Netw. – 1996. – Vol. 7, No. 4. – Р.725–732.

8. Lieschke G.J., Burgess A.W. Granulocyte colony-stimulating factor and granulocyte-macrophage colony-stimulating factor // N. Engl. J. Med. – 1992. – Vol. 327, No. 2. – Р. 99–106. DOI: 10.1056/nejm199207093270207

9. Lee J.H., Nan A. Combination drug delivery approaches in metastatic breast cancer // J. Drug. Deliv. USA. –2012. – Vol. 2012. – Art. ID: 915375. DOI: 10.1155/2012/915375

10. Mu C.F., Shen J., Liang J., Zheng H.S., Xiong Y., Wei Y.H., Li F. Targeted drug delivery for tumor therapy inside the bone marrow // Biomaterials. – 2018. – Vol. 155. – P. 191–202. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2017.11.029

11. Kamada H., Tsutsumi Y., Yamamoto Y., Kihira T., Kaneda Y., Mu Y., Kodaira H., Tsunoda S., Nakagawa S., Mayumi T. Antitumor activity of tumor necrosis factor-α conjugated with polyvinylpyrrolidone on solid tumors in mice // Cancer Res. – 2000. – Vol. 60, No. 22. – P. 6416–6420.

12. Даниленко Е.Д., Белкина А.О. Использование бисфосфонатов в качестве средств доставки лекарственных препаратов // Биофармацевтический журнал. – 2014. – Т. 6, № 6. – С. 44–53.

13. Farrell K.B., Karpeisky A., Thamm D.H., Zinnen S. Bisphosphonate conjugation for bone specific drug targeting // Bone Reports. – 2018. – Vol. 9. – P. 47–60. DOI: 10.1016/j.bonr.2018.06.007

14. Sedghizadeh P., Sun S., Junka A., Richard E., Sadrerafi K., Mahabady S., Bakhshalian N., Tjokro N., Bartoszewicz M., Oleksy M., Szymczyk P., Lundy M., Neighbors J., Russell R.G., McKenna C., Ebetino F. Design, synthesis, and antimicrobial evaluation of a novel bone-targeting bisphosphonate-ciprofloxacin conjugate for the treatment of osteomyelitis biofilms // J. Med. Chem. – 2017. – Vol. 60, No. 6. – P. 2326–2343. DOI: 10.1021/acs.jmedchem.6b01615

15. Kamble S., Varamini P., Müllner M., Pelras T., Rohanizadeh R. Bisphosphonate-functionalized micelles for targeted delivery of curcumin to metastatic bone cancer // Pharm. Dev. Technol. – 2020. – Vol. 25, No. 9. – P. 1118–1126. DOI: 10.1080/10837450.2020.1798458

16. Yamashita S., Katsumi H., Sakane T., Yamamoto A. Bone-targeting dendrimer for the delivery of methotrexate and treatment of bone metastasis // J. Dru.g Target. – 2018. – Vol. 26, No. 9. – P. 818–828. DOI: 10.1080/1061186x.2018.1434659

17. Xie Z., Liu G., Tang P., Sun X., Chen S., Qin A., Zhu P., Zhang J., Fan S. Bone-targeted methotrexate-alendronate conjugate inhibits osteoclastogenesis in vitro and prevents bone loss and inflammation of collagen-induced arthritis in vivo // Drug. Deliv. – 2018. – Vol. 25, No. 1. – P. 187–197. DOI: 10.1080/10717544.2017.1422295

18. Волосникова Е.А., Демин И.Ф., Левагина Г.М., Лебедев Л.Р., Закабунин А.И., Даниленко Е.Д. Cинтез конъюгатов фактора некроза опухоли альфа с алендроновой кислотой // Биоорганическая химия. – 2016. – Т. 42. №6. – С. 704–711. DOI: 10.7868/S0132342316060154

19. Патент РФ № 2609871/06.02.2017. Противоопухолевое средство // Патент № 2015133400. 2016. Бюл. № 4. Закабунин А.И., Даниленко Е.Д., Волосникова Е.А., Левагина Г.М., Демин И.Ф.

20. Патент РФ № 2708556/09.12.2019. Рекомбинантная плазмидная ДНК р280_2GM, кодирующая полипептид со свойствами гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора человека, штамм E.COLI SG 20050/p280_2GM — продуцент полипептида со свойствами гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора человека и способ его получения // Патент № 2018140842. 2016. Бюл. № 34. Гилева И.П., Есина Т.И., Волосникова Е.А., Гогина Я.С., Лебедев Л.Р., Даниленко Е.Д.

21. Есина Т.И., Волосникова Е.А., Лебедев Л.Р., Кочнева Г.В., Гражданцева А.А. Синтез конъюгатов гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора с алендроновой кислотой и их свойства // Биоорганическая химия. – 2020. – Т. 46, № 3. – С. 1–8. DOI: 10.31857/S0132342320030112

22. Мамаева С.А., Круппа И.С., Дятлов В.А., Кутергина И.Ю., Рустамов И.Р., Гумникова В.И. Влияние периодатного окисления на молекулярно-массовые характеристики и фракционную неоднородность полисахаридов // Успехи в химии и химической технологии. – 2014. – Т. 28, №3. – С. 45–48.

23. Есина Т.И., Лебедев Л.Р., Волосникова Е.А., Гилева И.П., Гогина Я.С., Терещенко Т.А., Кочнева Г.В., Гражданцева А.А., Даниленко Е.Д. Способ получения рекомбинантного гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора человека // Биотехнология. – 2019. – Т. 35, № 3. – С. 68–73. DOI: 10.21519/0234-2758-2019-35-3-68-73

24. Патент РФ № 2332667/27.08.2008. Способ оценки гранулоцитопоэзстимулирующей активности фармакологических веществ // Патент № 2006139437/15. 2006. Бюл. № 24. Гольдберг Е.Д., Дыгай А.М., Зюзьков Г.Н., Жданов В.В., Симанина Е.В., Гурьянцева Л.А., Хричкова Т.Ю., Удут Е.В., Ставрова Л.А., Сотникова Н.В.

25. Шимина Г.Г., Батенева А.В., Гамалей С.Г., Есина Т.И., Терещенко Т.Г., Даниленко Е.Д. Исследование гемостимулирующих свойств рекомбинантного гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора человека. // БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. – 2020. – Т. 20, №4. – С. 268–276. DOI: 10.30895/2221-996X-2020-20-4-268-276

26. Гржибовский А.М. Анализ количественных данных для двух независимых групп // Экология человека. – 2008. № 2. – С. 54–61.

27. Гржибовский А.М. Анализ трех и более групп количественных данных // Экология человека. – 2008. – № 3. – С. 50–58.

28. Nguyen T.D., Pitchaimani A., Aryal S. Engineered nanomedicine with alendronic acid corona improves targeting to osteosarcoma // Sci. Rep. – 2016. – Vol. 6. – Art. ID: 36707. DOI: 10.1038/srep36707

29. Pan H., Sima M., Kopecková P., Wu K., Gao S., Liu J., Wang D., Miller S.C., Kopecek J. Biodistribution and pharmacokinetic studies of bone-targeting N-(2-hydroxypropyl) methacrylamide copolymer-alendronate conjugates // Mol. Pharm. – 2008. – Vol. 5, No. 4. – P. 548–558. DOI: 10.1021/mp800003u

30. Miller K., Eldar-Boock A., Polyak D., Segal E., Benayoun L., Shaked Y., Satchi-Fainaro R. Antiangiogenic antitumor activity of HPMA copolymer-paclitaxel-alendronate conjugate on breast cancer bone metastasis mouse model // Mol. Pharm. – 2011. – Vol. 8, No. 4. – P. 1052–1062. DOI: 10.1021/mp200083n

31. Chen H., Li G., Chi H., Wang D., Tu C., Pan L., Zhu L, Qiu F., Guo F., Zhu X. Alendronate-Conjugated Amphiphilic Hyperbranched Polymer Based on Boltorn H40 and Poly (ethylene glycol) for Bone-Targeted Drug Delivery// Bioconjug. Chem. – 2012, – Vol. 23, No. 9. – P. 1915–1924. DOI: 10.1021/bc3003088

32. Akyol U., Sipal S., Demirci E., Gungormus M. The influence of low-level laser therapy with alendronate irrigation on healing of bone defects in rats // Lasers Med. Sci. – 2015. – Vol. 30, No. 3. – P. 1141–1146. DOI: 10.1007/s10103-015-1720-y

33. Lin J.H., Duggan D.E., Chen I.W., Ellsworth R.L. Physiological disposition of alendronate, a potent anti-osteolytic bisphosphonate, in laboratory animals // Drug Metab. Dispos. – 1991. – Vol. 19, No. 5. – P. 926−932.

34. Lin J.H., Chen I.W., Duggan D.E. Effects of dose, sex, and age on the disposition of alendronate, a potent antiosteolytic bisphosphonate, in rats // Drug metabolism and disposition: the biological fate of chemicals. – 1992. – Vol. 20, No. 4. – Р. 473−478.