Противоопухолевая активность трех новых производных азолоазинов на модели ортотопической трансплантации клеток рака молочной железы человека мышам

Рак молочной железы (РМЖ) относится к наиболее распространенным видам злокачественных опухолей, что делает чрезвычайно актуальными научные исследования в этой области. Трудности химиотерапии РМЖ стимулируют поиск новых препаратов для лечения этой нозологии. Одними из перспективных в этом плане могут быть производные имидазотриазина и имидазотетразина, которые являются аналогами противоопухолевого препарата темозоламида.

Цель. Оценить противоопухолевую активность трех новых производных азолоазинов в ксеногенной модели рака молочной железы на мышах in vivo.

Материалы и методы. Проведено исследование на ксеногенной модели РМЖ. После иммуносупрессии азатиоприном 48 белым мышам BALB/c вводили в основание соска молочной железы клетки линии MCF-7, тестируемые производные и препарат сравнения эпирубицин в дозах 1/2 IC₅₀ и 1/10 IC₅₀ однократно. Проводили мониторинг массы тела мышей, по завершении эксперимента на 15-е сут оценивали относительный объем опухолевой ткани и проводили гистологическое исследование.

Результаты и обсуждение. Среди трех исследуемых соединений имидазотетразин 1 продемонстрировал наиболее обнадеживающие результаты: прекращение потери массы тела мышей, вызванное введением опухолевых клеток, и сокращение объема опухоли на 15-е сут эксперимента до 50,6% от аналогичного в контроле при использовании дозы 1/10 IC₅₀, до 39,2% – при использовании дозы 1/2 IC₅₀, что значительно превышало значения препарата сравнения эпирубицина и значения в контрольной группе. При гистологическом исследовании признаки распространения и сохранения жизнеспособности опухолевых клеток линии MCF-7 после его введения были минимальными, величина гистологического индекса злокачественности снижалась на 9,3% от значения в контроле.

Заключение. Среди тестируемых производных азолоазинов, 3-циклогексил-4-оксоимидазо[5,1-d][1,2,3,5]тетразин-8-N-пиперидинилкарбоксамид является безусловным лидером, вызывающим торможение роста опухоли в ксеногенной модели in vivo.

1. Gradishar W.J., Anderson B.O., Abraham J., Aft R., Agnese D., Allison K.H., Blair S.L., Burstein H.J., Dang C., Elias A.D., Giordano S.H., Goetz M.P., Goldstein L.J., Isakoff S.J., Krishnamurthy J., Lyons J., Marcom P.K., Matro J., Mayer I.A., Moran M.S., Mortimer J., O’Regan R.M., Patel S.A., Pierce L.J., Rugo H.S., Sitapati A., Smith K.L., Smith M.L., Soliman H., Stringer-Reasor E.M., Telli M.L., Ward J.H., Young J.S., Burns J.L., Kumar R. Breast Cancer, Version 3.2020, NCCN Clinical Practice Guidelines in Oncology // J Natl Compr Canc Netw. – 2020. – Vol. 18, No. 4. – P. 452–478. DOI: 10.6004/jnccn.2020.0016

2. Sung H., Ferlay J., Siegel R.L., Laversanne M., Soerjomataram I., Jemal A., Bray F. Global cancer statistics 2020: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries // CA Cancer J Clin. – 2021. – Vol. 71. P. – 209–249. DOI: 10.3322/caac.21660

3. Wilkinson L., Gathani T. Understanding breast cancer as a global health concern // Br J Radiol. – 2022. – Vol. 95. – Art. ID: 20211033. DOI: 10.1259/bjr.20211033

4. Akram M., Iqbal M., Daniyal M., Khan AU. Awareness and current knowledge of breast cancer // Biol Res. – 2017. – Vol. 50. – Art. ID: 33. DOI: 10.1186/s40659-017-0140-9

5. Rositch A.F., Unger-Saldaña K., DeBoer R.J., Ng’ang’a A., Weiner B.J. The role of dissemination and implementation science in global breast cancer control programs: Frameworks, methods, and examples // Cancer. – 2020. – Vol. 126. – P. 2394–2404. DOI: 10.1002/cncr.32877

6. Longacre M., Snyder N.A., Housman G., Leary M., Lapinska K., Heerboth S., Willbanks A., Sarkar S. A comparative analysis of genetic and epigenetic events of breast and ovarian cancer related to tumorigenesis // Int J Mol Sci. – 2016. – Vol. 17, No. 5. – Art. ID: 759. DOI: 10.3390/ijms17050759

7. Feiten S., Dünnebacke J., Friesenhahn V., Heymanns J., Köppler H., Meister R., Thomalla J., van Roye C., Wey D., Weide R. Follow-up reality for breast cancer patients – standardised survey of patients and physicians and analysis of treatment data // Geburtshilfe Frauenheilkd. – 2016. – Vol. 76, No. 5. – P. 557–563. DOI: 10.1055/s-0042-106210

8. Asif H.M., Sultana S., Ahmed S., Akhtar N., Tariq M. HER-2 Positive breast cancer – a mini-review // Asian Pac J Cancer Prev. – 2016. – Vol. 17, No. 4. – P. 1609–1615. DOI: 10.7314/apjcp.2016.17.4.1609

9. Azamjah N., Soltan-Zadeh Y., Zayeri F. Global trend of breast cancer mortality rate: a 25-year study // Asian Pac J Cancer Prev. – 2019. – Vol. 20. – P. 2015–2020. DOI: 10.31557/APJCP.2019.20.7.2015

10. Hassan M.S., Ansari J., Spooner D, Hussain S.A. Chemotherapy for breast cancer (Review) // Oncol Rep. – 2010. – Vol. 24. – P. 1121–1131. DOI: 10.3892/or_00000963

11. Zhukova L.G., Andreeva I.I., Zavalishina L.E., Zakiriakhodzhaev A.D., Koroleva I.A., Nazarenko A.V., Paltuev R., Parokonnaia A., Petrovskii A., Portnoi S., Semiglazov V., Semiglazova T., Stenina M., Stepanova A., Trofimova O., Tyulyandin S., Frank G., Frolova M., Shatova I., Gevorkian T. Breast cancer // J Modern Oncol. – 2021. – Vol. 23. – P. 5–40. DOI: 10.26442/18151434.2021.1.200823

12. Shirazi F., Zarghi A., Kobarfard F., Zendehdel R., Nakhjavani M., Arfaiee S., Zebardast T., Mohebi S., Anjidani N., Ashtarinezhad A., Shoeibi S. Remarks in successful cellular investigations for fighting breast cancer using novel synthetic compounds. In: Breast Cancer-Focusing Tumor Microenvironment, Stem cells and Metastasis. InTech, 2011. DOI: 10.5772/23005

13. Garza-Morales R., Gonzalez-Ramos R., Chiba A., Montes de Oca-Luna R., McNally L.R., McMasters K.M., Gomez-Gutierrez J.G. Temozolomide enhances triple-negative breast cancer virotherapy in vitro // Cancers (Basel). – 2018. – Vol. 10. – Art. ID: 144. DOI: 10.3390/cancers10050144

14. Stevens M.F.G. Temozolomide – birth of a blockbuster. Drug Discovery. 2009. – No. 7. – P. 48–51.

15. Harbeck N., Gnant M. Breast cancer // Lancet. – 2017. – Vol. 389, No. 10074. – P. 1134–1150. DOI: 10.1016/S0140-6736(16)31891-8

16. Moody C.L., Wheelhouse R.T. The medicinal chemistry of imidazotetrazine prodrugs // Pharmaceuticals (Basel). – 2014. – Vol. 7, No. 7. – P. 797–838. DOI: 10.3390/ph7070797

17. Мндлян Е.Ю., Семушина С.Г., Ржевский Д.И., Новикова Н.И., Калабина Е.А., Комков Д.С., Масленникова А.Ю., Мурашев А.Н., Холмухамедов Э.Л. Создание ортотопических опухолей в молочной железе мышей BALB/C NUDE клетками рака молочной железы человека MCF-7 и ее VDAC-дефицитными производными // Сибирский онкологический журнал. – 2022. – Т. 21, № 1. – С. 72–84. DOI: 10.21294/1814-4861-2022-21-1-72-84

18. Трещалина Е.М. Иммунодефицитные мыши Balb/c nude и моделирование различных вариантов опухолевого роста для доклинических исследований // Российский биотерапевтический журнал. – 2017. – Т. 16, № 3. – С. 6–13. DOI: 10.17650/1726-9784-2017-16-3-6-13

19. Sadchikova E.V., Mokrushin V.S. Interaction of 3,8-disubstituted imidazo-[5,1-C][1,2,4]triazines with nucleophiles // Chem Heterocycl Comp. 2014. – Vol. 50. – P. 1014–1020. DOI: 10.1007/s10593-014-1557-5

20. Sadchikova E.V. Synthesis of new azolo[5,1-d][1,2,3,5]tetrazin-4-ones – analogs of antitumor agent temozolomide // Russ Chem Bull. – 2016. – Vol. 65. – P. 1867–1872. DOI: 10.1007/s11172-016-1522-9

21. Liu L, Mu LM, Yan Y, Wu JS, Hu YJ, Bu YZ, Zhang JY, Liu R, Li XQ, Lu WL. The use of functional epirubicin liposomes to induce programmed death in refractory breast cancer. Int J Nanomedicine. 2017. – Vol. 12. P. 4163–4176. DOI: 10.2147/IJN.S133194

22. Хумаири А.Х., Сперанский Д.Л., Садчикова Е.В. Синтез и цитотоксическая активность новых производных азолотриазина при изучении на клеточных культурах // Химико-фармацевтический журнал. – 2022. – Т. 56, № 6. – С. 17–22. DOI: 10.1007/s11094-022-02704-0

23. Iorns E., Drews-Elger K., Ward T.M., Dean S., Clarke J., Berry D., El Ashry D., Lippman M. A new mouse model for the study of human breast cancer metastasis // PLoS ONE. 2012. – Vol. 7, No. 10. – Art. ID: 47995. DOI: 10.1371/journal.pone.0047995

24. Dai X., Cheng H., Bai Z., Li J. Breast cancer cell line classification and its relevance with breast tumor subtyping // J Cancer. – 2017. – Vol. 8, No. 16. – P. 3131–3141. DOI: 10.7150/jca.18457.

25. Clegg J., Koch M.K., Thompson E.W., Haupt L.M., Kalita-de Croft P., Bray L.J. Three-dimensional models as a new frontier for studying the role of proteoglycans in the normal and malignant breast microenvironment // Front Cell Dev Biol. – 2020. – Vol. 8. – Art. ID: 569454. DOI: 10.3389/fcell.2020.569454

26. Yan S., Yue S. Identification of early diagnostic biomarkers for breast cancer through bioinformatics analysis // Medicine (Baltimore). – 2023. – Vol. 102, No. 37. – Art. ID: e35273. DOI: 10.1097/MD.0000000000035273

27. Ahani Z., Nikbin M., Maghsoodlou M.F., Farhadi-Ghalati F., Valizadeh J., Beyzaei H., Moghaddam-Manesh M. Semi-synthesis, antibacterial and antifungal activities of three novel thiazolidin-4-one by essential oil of Anethum graveolens seeds as starting material // JIRAN Chem Soc. –2018. – Vol. 15. – P. 2423–2430. DOI: 10.1007/s13738-018-1431-y

28. Horishny V., Mandzyuk L., Lytvyn R., Bodnarchuk O.V., Matiychuk V.S., Obushak M.D. Synthesis and biological activity of pyrazolo[1,5-c][1,3]benzoxazines containing a tiazolidin-4-one fragment // Russ J Org Chem. – 2020. – Vol. 56, No. 4. – P. 588–595. DOI: 10.1134/S1070428020040053

29. Sousa C.R.S.., Miranda-Vilela A.L., de Almeida M.C., Fernandes J.M.S., Sebben A., Chaves S.B., Magalhães K.G., da Silva C.R., de Paula Rôlo J.L.J., Lucci C.M., Lacava Z.G.M. Experimental orthotopic breast cancer as a model for investigation of mechanisms in malignancy and metastasis to the lymph nodes // Int J Vet Sci Res. – 2019. – Vol. 5, No. 2. – P. 46–57. DOI: 10.17352/ijvsr.000041

30. Khodadadi A., Faghih-Mirzaei E., Karimi-Maleh H., Abbaspourrad A., Agarwal S., Gupta V.K. A new epirubicin biosensor based on amplifying DNA interactions with polypyrrole and nitrogen-doped reduced graphene: experimental and docking theoretical investigations // Sensors and Actuators B: Chem. – 2019. – Vol. 284. – P. 568–574. DOI: 10.1016/j.snb.2018.12.164

31. Sztanke K., Pasternak K., Rzymowska J., Sztanke M., Kandefer-Szerszeń M. Synthesis, structure elucidation and identification of antitumoural properties of novel fused 1,2,4-triazine aryl derivatives // Eur J Med Chem. – 2008. – Vol. 43, No. 5. – P. 1085–1094. DOI: 10.1016/j.ejmech.2007.07.009

32. Wang X., Luo N., Xu Zh., Zheng X., Huang B., Pan X. The estrogenic proliferative effects of two alkylphenols and a preliminary mechanism exploration in MCF-7 breast cancer cells // Environ Toxicol. – 2020. – Vol. 35, No. 5. – P. 628–638. DOI: 10.1002/tox.22898

33. Carranza-Torres I.E., Guzmán-Delgado N.E., Coronado-Martínez C., Bañuelos-García J.I., Viveros-Valdez E., Morán-Martínez J., Carranza-Rosales P. Organotypic culture of breast tumor explants as a multicellular system for the screening of natural compounds with antineoplastic potential // Biomed Res Int. – 2015. – Vol. 2015. – Art. ID: 618021. DOI: 10.1155/2015/618021

34. Carranza-Rosales P., Guzmán-Delgado N.E., Carranza-Torres I.E., Viveros-Valdez E., Morán-Martínez J. Breast organotypic cancer models // Curr Top Microbiol Immunol. – 2018. – Vol. 86. – P. 1–25. DOI: 10.1007/82_2018_86