Оценка эффективности воздействия бор-нейтронозахватной терапии на различные опухолевые и нормальную клеточные культуры

Оценка эффективности воздействия бор-нейтронозахватной терапии на различные опухолевые и нормальную клеточные культуры

Автор: Каныгин Владимир Владимирович, Касатова Анна Исмагиловна, Разумов Иван Алексеевич, Завьялов Евгений Леонидович, Кичигин Александр Иванович, Мухамадияров Ринат Авхадьевич, Таскаев Сергей Юрьевич

Журнал: Сибирский онкологический журнал @siboncoj

Рубрика: Лабораторные и экспериментальные исследования

Статья в выпуске: 3 т.20, 2021 года.

Бесплатный доступ

Введение. В Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН был сконструирован источник нейтронов ускорительного типа с параметрами потока, позволяющими проводить эксперименты по бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ). В основе БНЗТ лежит микроядерная реакция внутри клетки, возникающая в результате поглощения нейтрона стабильным изотопом 10B. Целью исследования явилось определение влияния БНЗТ на опухолевые клеточные линии и на первично-перевиваемую эмбриональную линию с использованием борфенилаланина (BPA), боркаптата (BSH) и липосомального боркаптата в качестве препаратов бора. Материал и методы. Клеточные культуры человека: глиобластома (U87), колоректальная аденокарцинома человека (SW-620), меланома человека (SK-Mel28) и первичная эмбриональная клеточная линия были облучены потоком нейтронов в присутствии препаратов бора с концентрацией 10В 40 мкг/мл. Результаты. Ранних цитотоксических эффектов облучения (через 2-4 ч) в отношении всех 4 линий клеток при окрашивании трипановым синим обнаружено не было. По данным МТТ и клоногенного тестов наиболее выраженное снижение выживаемости после БНЗТ было отмечено для линий SW-620 и U87 вне зависимости от используемого препарата доставки бора. Для линии SK-Mel28 наилучший цитотоксический эффект был достигнут при облучении с липосомальным боркаптатом. Для первично-перевиваемой эмбриональной линии была выявлена высокая токсичность при проведении БНЗТ с препаратами борфенилаланина и боркаптата. Выводы. Анализ полученных данных указывает на эффективность воздействия БНЗТ, проводимой на источнике нейтронов ускорительного типа ИЯФ СО РАН, на опухолевые линии глиобластомы, колоректальной аденокарциномы и меланомы при использовании препаратов борфенилаланин, боркаптат и липосомальный боркаптат.

Еще

Бор-нейтронозахватная терапия, ускорительный источник эпитепловых нейтронов, борфенилаланин, боркаптат, липосомы, клеточные линии

Короткий адрес: https://sciup.org/140254509

IDR: 140254509   |   DOI: 10.21294/1814-4861-2021-20-3-56-66

Список литературы Оценка эффективности воздействия бор-нейтронозахватной терапии на различные опухолевые и нормальную клеточные культуры

  • Taskaev S.Yu., Kanygin V.V. Bor-neitronozakhvatnaya terapiya. Novosibirsk, 2016. 216 s.
  • Sauerwein W.A., Wittig A., Moss R., Nakagawa Y. Neutron Capture Therapy: Principles and Applications. Springer, 2012. 543 p.
  • Mostovich L.A., Gubanova N.V., Kutsenko O.S., Aleinik V.I., Kuznetsov A.S., Makarov A.N., Sorokin I.N., Taskaev S.Yu., Nepomnyashchikh G.I., Grigoreva E.V. Effect of Epithermal Neutrons on Viability of Glioblastoma Tumor Cells in Vitro. Bull Exp Biol Med. 2011; 151(2): 264-7. https://doi.org/10.1007/s10517-011-1304-1.
  • Volkova O.Yu., Mechetina L.V., Taranin A.V., Zaboronok A.A., Nakai K., Lezhnin S.I., Frolov S.A., Kasatov D.A., Makarov A.N., Sorokin I.N., Sycheva T.V., Shchudlo I.M., Taskaev S.Yu. Vliyanie neitronnogo izlucheniya na zhiznesposobnost' opukholevykh kletok, kul'tiviruemykh v prisutstvii izotopa bora 10V. Vestnik rentgenologii i radiologii. 2016; 97(5): 283-8. https://doi.org/10.20862/0042-4676-2016-97-5-283-288.
  • Zaboronok A., Byvaltsev V., Kanygin V., Iarullina A., Kichigin A., Taranin A., Volkova O., Mechetina L., Taskaev S., Muhamadiyarov R., Zavyalov E., Nakai K., Sato E., Yamamoto T., Mathis B., Matsumura A. Boron-neutron capture therapy in Russia: preclinical evaluation of efficacy and perspectives of its application in neurooncology. New Armen Med J. 2017; 11(1): 6-15. https://doi.org/10.18632/oncotarget.24078.
  • Sato E., Zaboronok A., Yamamoto T., Nakai K., Taskaev S., Volkova O., Mechetina L., Taranin A., Kanygin V., Isobe T., Mathis B.J., Matsumura A. Radiobiological response of U251MG, CHO-K1 and V79 cell lines to accelerator-based boron neutron capture therapy. J Radiat Res. 2018; 59(2): 101-7. https://doi.org/10.1093/jrr/rrx071.
  • Kasatova A.I., Kanygin V.V., Razumov I.A., Taskaev S.Yu., Kasatov D.A., Byval'tsev V.A. Issledovanie biologicheskoi effektivnosti borneitronozakhvatnoi terapii na kletkakh gliomy i melanomy cheloveka. Patologicheskaya fiziologiya i eksperimental'naya terapiya. 2020; 64(3): 110-116.
  • Byval'tsev V.A., Zav'yalov E.L., Kanygin V.V., Kasatova A.I., Kichigin A.I., Razumov I.A., Sycheva T.V., Taskaev S.Yu. Tsitopaticheskie effekty bor-neitronozakhvatnoi terapii na uskoritel'nom istochnike epiteplovykh neitronov dlya kul'tury kletok glioblastomy cheloveka. Sibirskii onkologicheskii zhurnal. 2019; 18(4): 34-42. https://doi.org/10.21294/1814-4861-2019-18-4-34-42.
  • Barth R.F., Zhang Z., Liu T. A realistic appraisal of boron neutron capture therapy as a cancer treatment modality. Cancer Commun (Lond). 2018 Jun 19; 38(1): 36. https://doi.org/10.1186/s40880-018-0280-5.
  • World Health Organization. Cancer; 2018 [Internet]. URL: https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/cancer (cited 12.09.2018).
  • Coderre J.A., Chanana A.D., Joel D.D., Elowitz E.H., Micca P.L., Nawrocky M.M., Chadha M., Gebbers J.O., Shady M., Peress N.S., Slatkin D.N. Biodistribution of boronophenylalanine in patients with glioblastoma multiforme: boron concentration correlates with tumor cellularity. Radiat Res. 1998 Feb; 149(2): 163-70.
  • Zavjalov E., Zaboronok A., Kanygin V., Kasatova A., Kichigin A., Mukhamadiyarov R., Razumov I., Sycheva T., Mathis B.J., Maezono S.E.B., Matsumura A., Taskaev S. Accelerator-based boron neutron capture therapy for malignant glioma: a pilot neutron irradiation study using boron phenylalanine, sodium borocaptate and liposomal borocaptate with a heterotopic U87 glioblastoma model in SCID mice. Int J Radiat Biol. 2020 Jul; 96(7): 868-878. https://doi.org/10.1080/09553002.2020.1761039.
  • Ivanov A.A., Kasatov D.A., Koshkarev A.M., Makarov A.N., Ostreinov Yu.M., Sorokin I.N., Taskaev S.Yu., Shchudlo I.M. Poluchenie protonnogo puchka s tokom 5 mA v uskoritele-tandeme s vakuumnoi izolyatsiei. Pis'ma v Zhurnal tekhnicheskoi fiziki. 2016; 42(12): 1-8. https://doi.org/10.1134/S1063785016060225.
  • Taskaev S.Yu. Uskoritel'nyi istochnik epiteplovykh neitronov. Fizika elementarnykh chastits i atomnogo yadra. 2015; 46(6): 1770-1830. https://doi.org/10.1134/S1063779615060064.
  • Franken N.A., Rodermond H.M., Stap J., Haveman J., van Bree C. Clonogenic assay of cells in vitro. Nat Protoc. 2006; 1(5): 2315-9. https://doi.org/10.1038/nprot.2006.339.
  • Kanygin V.V., Zav'yalov E.L., Simonovich A.E., Kasatova A.I., Kichigin A.I., Razumov I.A., Taskaev S.Yu. Bor-neitronozakhvatnaya terapiya glioblastomy cheloveka na modelyakh opukholi in vivo. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2019; 1: 16.
  • Maruyama K., Ishida O., Kasaoka S., Takizawa T., Utoguchi N., Shinohara A., Chiba M., Kobayashi H., Eriguchi M., Yanagie H. Intracellular targeting of sodium mercaptoundecahydrododecaborate (BSH) to solid tumors by transferrin-PEG liposomes, for boron neutron-capture therapy (BNCT). J Control Release. 2004 Aug 11; 98(2): 195-207. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2004.04.018.
  • Honkanen J., Rantanen V., Kulmala J., Grénman R., Klemi P., Pekkola K. Radiosensitivity of dermal and tumor fibroblasts derived from the same patient. J Cancer Res Clin Oncol. 1998; 124(8): 415-20. https://doi.org/10.1007/s004320050193.
  • Menichetti L., Gaetano L., Zampolli A., Del Turco S., Ferrari C., Bortolussi S., Stella S., Altieri S., Salvadori P.A., Cionini L. In vitro neutron irradiation of glioma and endothelial cultured cells. Appl Radiat Isot. 2009 Jul; 67(7-8 Suppl): S336-40. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2009.03.058.
  • Rossini A.E., Dagrosa M.A., Portu A., Saint Martin G., Thorp S., Casal M., Navarro A., Juvenal G.J., Pisarev M.A. Assessment of biological effectiveness of boron neutron capture therapy in primary and metastatic melanoma cell lines. Int J Radiat Biol. 2015 Jan; 91(1): 81-9. https://doi.org/10.3109/09553002.2014.942013.
  • Carpano M., Perona M., Rodriguez C., Nievas S., Olivera M., Santa Cruz G.A., Brandizzi D., Cabrini R., Pisarev M., Juvenal G.J., Dagrosa M.A. Experimental Studies of Boronophenylalanine ((10)BPA) Biodistribution for the Individual Application of Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) for Malignant Melanoma Treatment. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2015 Oct 1; 93(2): 344-52. https://doi.org/10.1016/j.ijrobp.2015.05.039.
  • Kulmala J., Rantanen V., Pekkola-Heino K., Tuominen J., Grénman R. Dosimetry of irradiation models. The 96-well clonogenic assay for testing radiosensitivity of cell lines. Acta Oncol. 1995; 34(1): 105-9. https://doi.org/10.3109/02841869509093647.
  • https://doi.org/A., Kawabata S., Iida K., Yokoyama K., Kajimoto Y., Kuroiwa T., Shirakawa T., Kirihata M., Kasaoka S., Maruyama K., Kumada H., Sakurai Y., Masunaga S., Ono K., Miyatake S. Tumor-specific targeting of sodium borocaptate (BSH) to malignant glioma by transferrinPEG liposomes: a modality for boron neutron capture therapy. J Neurooncol. 2008 May; 87(3): 287-94. https://doi.org/10.1007/s11060-008-9522-8.
  • Kanygin V., Zaboronok A., Taskaeva I., Zavjalov E., Mukhamadiyarov R., Kichigin A., Kasatova A., Razumov I., Sibirtsev R., Mathis B.J. In Vitro and In Vivo Evaluation of Fluorescently Labeled BorocaptateContaining Liposomes. J Fluoresc. 2021 Jan; 31(1): 73-83. https://doi.org/10.1007/s10895-020-02637-5.
  • Belenko A.A., Vasil'ev S.A., Lebedev I.N. Markery individual'noi radiochuvstvitel'nosti ekstraembrional'nykh kletok zarodyshei cheloveka v usloviyakh in vitro. Ekologicheskaya genetika. 2015; 13(4): 34-36.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp