Противоопухолевое действие 2-[3-(2-хлорэтил)-3-нитрозоуреидо]-1,3-пропандиола (хлонизола) на рост спонтанных опухолей молочной железы у Her-2/neu трансгенных мышей

Автор: Александров В.А., Стуков А.Н., Змитриченко Ю.Г., Точильников Г.В.

Журнал: Сибирский онкологический журнал @siboncoj

Рубрика: Лабораторные и экспериментальные исследования

Статья в выпуске: 3 т.22, 2023 года.

Бесплатный доступ

Введение. Современное лечение HER2-положительного метастатического рака молочной железы (РМЖ) основано на использовании анти-HER2-блокаторов как патогенетических препаратов, а также поиске оптимальной комбинации противоопухолевых препаратов с различным механизмом действия. Интересно выяснить потенциальную активность хлонизола при HER2+ РМЖ. Цель исследования - оценить противоопухолевую активность отечественного соединения 2-[3-(2-хлорэтил)-3-нитрозоуреидо]-1,3-пропандиола (хлонизола) на рост спонтанных опухолей молочной железы у HER2/neu трансгенных мышей линии FVB/N. материал и методы. В проспективном исследовании использовали 5-месячных мышей-самок с развившимися HER2-позитивными опухолями молочной железы. Из этих животных были сформированы десять пар с практически одинаковыми размерами новообразований (соответственно, для контрольной группы и группы лечения хлонизолом). Хлонизол вводили в дозе 20 мг/кг внутрибрюшинно однократно. За животными наблюдали в течение 30 дней. Результаты. Во всех десяти парах мышей хлонизол проявил выраженный противоопухолевый эффект, вплоть до полной временной регрессии опухоли. При суммировании сравнительных результатов всех десяти пар животных торможение роста опухолей (ТРО) при применении хлонизола по сравнению с контролем составило 90-97 % (p function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }

Еще

2-[3-(2-хлорэтил)-3-нитрозоуреидо]-1, 3пропандиол, хлонизол, трансгенные мыши, her2+ рак молочной железы, спонтанные опухоли

Короткий адрес: https://sciup.org/140300183

IDR: 140300183 | DOI: 10.21294/1814-4861-2023-22-3-76-82

Текст научной статьи Противоопухолевое действие 2-[3-(2-хлорэтил)-3-нитрозоуреидо]-1,3-пропандиола (хлонизола) на рост спонтанных опухолей молочной железы у Her-2/neu трансгенных мышей

В ФБГУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова» (Санкт-Петербург) Минздрава России было создано новое активное противоопухолевое соединение 2-[3-(2-хлорэтил)-3-нитрозоуреидо]-1,3пропандиол (хлонизол). Хлонизол принадлежит к классу нитрозоалкилмочевин из группы алкилни-трозоуреидопропандиолов, которые являются препаратами алкилирующего механизма действия. До сих пор хлонизол тестировался и был активен на стандартных перевиваемых опухолях у животных [1, 2]. Для более полной характеристики спектра активности этого соединения принципиально важно изучить на опухолях у генетически модифицированных животных, в частности с амплификацией гена HER2/neu рака молочной железы (РМЖ).

У человека HER2-положительный РМЖ представляет собой агрессивный подтип опухоли, которая трудно поддается химио- и гормонотерапии. Современная стратегия лечения HER2-положительного метастатического РМЖ основана на использовании, прежде всего, таргентных анти-HER2-блокаторов [3, 4] и поиске оптимальной комбинации препаратов с различным механизмом действия [5] для преодоления терапевтической резистентности, а также лечения метастазов в головной мозг, которые часто развиваются в процессе лечения [6]. В качестве дополнительной химиотерапии нередко применяют антрациклины и таксаны и также некоторые алкилирующие препараты: цисплатин, циклофосфамид, ломустин [5]. Возможно, хлонизол может быть интересен в качестве дополнительного препарата при химиотерапии HER2+ РМЖ.

Цель исследования ‒ оценка противоопухолевой активности отечественного соединения 2-[3-(2-хлорэтил)-3-нитрозоуреидо]-1,3-пропандиола (хлонизола) на рост спонтанных опухолей молочной железы у HER2/neu трансгенных мышей линии FVB/N.

Материал и методы

В работе использованы мыши-самки линии FVB/N, трансгенные по гену рецептора эпидермального фактора роста 2-го типа (HER2), которые были получены из Национального института старения Италии (INRCA) и несколько лет поддерживаются в виде разводки в виварии ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова» (Санкт-Петербург) Минздрава России. Эти мыши характеризуются высокой частотой (выше 90 %) развития спонтанных опухолей молочных желез у самок, иногда они возникают и у самцов [7]. В течение эксперимента все животные находились в виварии при стандартных условиях содержания (12:12-часовой искусственный режим освещения, проточно-вытяжная вентиляция и температура 20– 25 ºС), получали стандартный комбинированный корм (ООО «Лабораторкорм», Москва) и питьевую водопроводную воду ad libitum.

Эксперименты на животных выполнялись с соблюдением принципов гуманности, изложенных в директивах Европейского сообщества (86/609/ ЕЕС) и Хельсинкской декларации, в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных», а также под контролем этического комитета «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова», Санкт-Петербург, Минздрава России.

В исследовании использовали 2-[3-(2-хлор-этил)-3-нитрозоуреидо]-1,3-пропандиол (хлони-зол), разработанный в ФБГУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова» Минздрава России и синтезированный при участии ООО КемКонсалт (Россия). Схема синтеза, некоторые физико-химические свойства хлонизола, а также сведения о его токсичности были приведены в наших публикациях [1, 2]. 2-[3-(2-хлорэтил)-3-нитрозоуреидо]-1,3-пропандиол представляет собой мелкокристаллическое твердое вещество бледно-желтого цвета с температурой плавления 91–92 °С. Идентичность этого химического соединения была подтверждена с помощью ВЭЖХ. Его структура была охарактеризована с помощью ПМР и масс-спектров.

В экспериментах были использованы 20 самок трансгенных мышей HER2/neu линии FVB/N в возрасте 5 мес с визуально и пальпаторно определяемыми спонтанными опухолями молочной железы различного размера (от 6 до 144 мм3). Гистологически эти опухоли характеризовались как инвазивный РМЖ (рис. 1). Подтверждение повышенной экспрессии транскрипта HER2+ в опухолях молочной железы у HER2/neu трансгенных мышей из разводки нашего института проводится систематически (ПЦР исследование мРНК в реальном времени методом дельта-Ct).

В проспективном исследовании 20 мышей со спонтанными HER2+ опухолями молочных желез подразделены на 10 пар таким образом, чтобы каждая мышь, получавшая хлонизол, соответствовала контрольной мыши с практически таким же объемом опухоли. Хлонизол растворяли в 0,9 % растворе натрия хлорида и вводили внутрибрюшинно (в/б), однократно в максимально переносимой дозе 20 мг/кг в объеме 10 мл/кг. Соответствующим контрольным мышам вводили в/б однократно 0,9 % раствор натрия хлорида из расчета 10 мл/кг. После этого в течение 30 дней ежедневно контролировали состояние животных и определяли объем опухолей по общепринятым линейным замерам. На 31-й день всех мышей эв-таназировали; после их вскрытия опухоли и другие органы с видимой патологией фиксировали в 10 % формалине для последующей стандартной обработки и гистологического изучения.

Противоопухолевую активность хлонизола рассчитывали по общепринятым показателям – торможению роста опухоли (TРО) и индексу роста опухоли (ИРО). TРО определяли в процентах по формуле

TРО = (VК – VЭ)/VК × 100, где VК – средний объем опухоли в контрольной группе, мм3; VЭ – в экспериментальной группе (введение хлонизола), мм3.

ИРО определяли в процентах по формуле

ИРО = SЭ/SК × 100, где SЭ – площадь под кинетической кривой роста опухоли в экспериментальной группе (введение хлонизола) животных; SК – в контрольной группе.

Для измерения площади под кинетической кривой роста опухоли использовали метод трапеций [8]. ИРО % является интегральным критерием активности препарата, учитывающим не только выраженность, но и устойчивость проявления противоопухолевого эффекта во времени.

Результаты экспериментов обрабатывали статистически с использованием программ Statgraph (GraphPad Prism, версия 8,0). Суммированные данные в сравниваемых парах животных рассчитывали как среднее и стандартную ошибку среднего (SEM). Различия в группах оценивали с помощью теста Уилкоксона–Манна–Уитни. Различия считались статистически значимыми при p<0,05.

Результаты

У всех контрольных мышей (в каждой паре) объем опухолей молочной железы значительно увеличивался, прогрессируя с ростом продолжительности наблюдения – с 1-го по 31-й день (табл. 1). Напротив, у большинства мышей, получивших хлонизол, размер опухоли либо не изменился по сравнению с исходным уровнем в 1-е сут, либо уменьшился и только у некоторых незначительно увеличился. При учете средних значений ингибирование опухолевого роста (ТРО), вызванное хлонизолом, достигало в разные сроки наблюдения 90–97 % (р<0,0001).

Площадь (S) под кинетической кривой роста опухоли у всех мышей, получивших хлонизол, была значительно меньше, чем у контрольных животных (в среднем в 13,6 раза, р<0,0001). Общий показатель ИРО при применении хлонизола составил 9,0 % по сравнению со 100,0 % в контроле (р<0,0001), что свидетельствует о выраженном противоопухолевом действии этого соединения в отношении спонтанных HER2-пложительных опухолей молочных желез (табл. 2).

Обсуждение

В работе использована проспективная схема экспериментов с подбором сопоставимых пар животных-опухоленосителей для установления терапевтической активности хлонизола. Полученные результаты свидетельствуют о выраженном противоопухолевом действии хлонизола на рост спонтанного HER2-положительного РМЖ у мышей. Ранее нами было показано, что хлонизол может ингибировать рост различных перевиваемых опухолей: лейкемию Р388, меланому В16, эпидермоидный рак легкого Льюис, карциносаркому Уокера [1, 2].

Целесообразно сравнить терапевтическую активность хлонизола с известным препаратом ломустином, который был изучен нами на HER2-позитивных опухолях молочной железы у мышей, но после их трансплантации [9]. Ломустин является одним из препаратов, применяемых у больных с метастазами в головной мозг [10, 11]. Важно, что ломустин (CCNU; N-(2-хлорэтил)-N’-циклогексил-N-нитрозомочевина), как и хлонизол, относится к соединениям из класса нитроалкилзомочевин с алкилирующим механизмом действия [12].

В наших экспериментах [9] ломустин (50 мг/кг) тормозил рост трансплантированных в/м HER2+

Таблица 1/table 1

Влияние хлонизола на рост спонтанных опухолей молочной железы у

HeR-2/neu трансгенных мышей effect of chlonisol on the growth of spontaneous mammary tumors in HeR-2/neu transgenic mice

Групповые пары мышей (№/воздействие)/ Group pairs of mice (No/exposure)		Объем опухолей, мм³/Volume of tumors, mm³Дни от начала лечения/Days from the start of treatment
		1*	11	21	31
1	Контроль (n=1)/Control (n=1)	6	287	1208	2773
1	Хлонизол (n=1)/Chlonisol (n=1)	6	0	6	18
2	Контроль (n=1)/Control (n=1)	6	98	259	1377
2	Хлонизол (n=1)/Chlonisol (n=1)	6	0	18	166
3	Контроль (n=1)/Control (n=1)	18	285	675	726
3	Хлонизол (n=1)/Chlonisol (n=1)	18	0	0	6
4	Контроль (n=1)/Control (n=1)	40	664	1340	1974
4	Хлонизол (n=1)/Chlonisol (n=1)	40	0	0	6
5	Контроль (n=1)/ Control (n=1)	40	93	680	583
5	Хлонизол (n=1)/Chlonisol (n=1)	40	0	0	18
6	Контроль (n=1)/Control (n=1)	40	121	434	824
6	Хлонизол (n=1)/Chlonisol (n=1)	40	6	6	40
7	Контроль (n=1)/Control (n=1)	75	166	510	1223
7	Хлонизол (n=1)/Chlonisol (n=1)	75	8	40	405
8	Контроль (n=1)/Control (n=1)	126	416	1210	1690
8	Хлонизол (n=1)/Chlonisol (n=1)	126	0	6	115
9	Контроль (n=1)/Control (n=1)	121	434	824	2248
9	Хлонизол (n=1)/Chlonisol (n=1)	126	0	6	48
10	Контроль (n=1)/Control (n=1)	139	308	538	1179
10	Хлонизол (n=1)/Chlonisol (n=1)	144	75	144	600
	Контроль (n=10)/ Control (n=10)	61,1 ± 16,1**	287,2 ± 57,4**	767,8 ± 116,7**	1459,7 ± 224,0**
	Хлонизол, 20 mg/kg (n=10)/ Chlonisol, 20 mg/kg (n=10)	62,1 ± 15,6** р=0,9279	8,9 ± 7,4 97 %* р<0,0001	22,6 ± 14,0 97 %* р<0,0001	142,2 ± 63,9 90 %* р<0,0001

Список литературы Противоопухолевое действие 2-[3-(2-хлорэтил)-3-нитрозоуреидо]-1,3-пропандиола (хлонизола) на рост спонтанных опухолей молочной железы у Her-2/neu трансгенных мышей

Ostrovskaya L.A., Filov V.A., Ivin B.A., Stukov A.N., Fomina M.M., Blyukhterova N.V., Rykova V.A., Konradov A.A. Khlonizolnovyi effektivnyi protivoopukholevyi preparat iz klassa nitro-zoalkilmochevin. Rossiiskii bioterapevticheskii zhurnal. 2004; 3(1): 37-48.
Stukov A.N., Esikov K.A., Usmanova L.M., Kharitonova N.N., Vershinina S.F., Zmitrichenko Yu.G., Filatova L.V., Latipova D.Kh., Semenov A.L., Bespalov V.G., Semiglazova T.Yu. Sintez i protivoopukholevaya aktivnost' 2-[3-(2-khloretil)-3-nitrozoureido]-1,3-propandiola (khlonizola). Khimiko-farmatsevticheskii zhurnal. 2020; 54(6) 35-8. https://doi.org/10.1007/s11094-020-02242-7.
Semiglazov V.F., Semiglazov V.V., Nikolaev K.S., Dashyan G.A., Paltuev RM. Kompleksnaya terapiya HER2-pozitivnogo raka molochnoi zhelezy. Farmateka. Onkologiya. 2015; 8: 21-30.
Moasser MM., Krop I.E. The Evolving Landscape of HER2 Targeting in Breast Cancer. JAMA Oncol. 2015; 1(8): 1154-61. https://doi.org/10.1001/jamaoncol.2015.2286.
Bredin P., Walshe J.M., Denduluri N. Systemic therapy for metastatic HER2-positive breast cancer. Semin Oncol. 2020; 47(5): 259-69. https://doi.org/10.1053/j.seminoncol.2020.07.008.
Pernas S., Tolaney S.M. HER2-positive breast cancer: new therapeutic frontiers and overcoming resistance. Ther Adv Med Oncol. 2019; 11. https://doi.org/10.1177/1758835919833519.
Anisimov V.N., Berstein L.M., Egormin P.A., Piskunova T.S., Popovich I.G., Zabezhinski M.A., Kovalenko I.G., Poroshina T.E., Semenchenko A.V., Provinciali M., Re F., Franceschi C. Effect of metformin on life span and on the development of spontaneous mammary tumors in HER-2/ neu transgenic mice. Exp Gerontol. 2005; 40(8-9): 685-93. https://doi.org/10.1016/j.exger.2005.07.007.
Holder D.J., Hsuan F., Dixit R., Soper K. A method for estimating and testing area under the curve in serial sacrifice, batch, and complete data designs. J Biopharm Stat. 1999; 9(3): 451-64. https://doi.org/10.1081/BIP-100101187.
Stukov A.N., Vershinina S.F., Kozyavin N.A., Semiglazova T.Yu., Filatova L.V., Latipova D.Kh., Ivantsov A.O., Bespalov V.G., Semenov A.L., Belyaeva O.A., Kireeva G.S., Aleksandrov V.A., Tochil'nikov G.V., Vasil'eva I.N., Maidin M.A., Tyndyk M.L., Kruglov S.S., Yanus G.A., Yurova M.N. Izuchenie aktivnosti lomustina pri perevivaemom HER2-polozhitel'nom rake molochnoi zhelezy u myshei linii FVB/N, transgennykh po HER2. Sibirskii onkologicheskii zhurnal. 2019; 18(5): 54-60. https://doi.org/10.21294/1814-48612019-18-5-54-60.
Ajaz M., Jefferies S., Brazil L., Watts C., Chalmers A. Current and investigational drug strategies for glioblastoma. Clin Oncol (R Coll Radiol). 2014; 26(7): 419-30. https://doi.org/10.1016/j.clon.2014.03.012.
Conte P.F., Giaccone G., Musella R., Calciati A. Combination chemotherapy for metastatic brain tumors. Tumori. 1981; 67(6): 559-62. https://doi.org/10.1177/030089168106700608.
Nikolova T., Roos W.P., Kramer O.H., StrikH.M., Kaina B. Chloroethylating nitrosoureas in cancer therapy: DNA damage, repair and cell death signaling. Biochim Biophys Acta Rev Cancer. 2017; 1868(1): 29-39. https://doi.org/10.1016/j.bbcan.2017.01.004.
Provinciali M., Re F., Donnini A., Orlando F., Bartozzi B., Di Stasio G., Smorlesi A. Effect of resveratrol on the development of spontaneous mammary tumors in HER-2/neu transgenic mice. Int J Cancer. 2005; 115(1): 36-45. https://doi.org/10.1002/ijc.20874.
Anisimov V.N., Khavinson V.K., Provinciali M., Alimova I.N., Baturin D.A., Popovich I.G., Zabezhinski M.A., Imyanitov E.N., Mancini R., Franceschi C. Inhibitory effect of the peptide epitalon on the development of spontaneous mammary tumors in HER-2/neu transgenic mice. Int J Cancer. 2002; 101(1): 7-10. https://doi.org/10.1002/ijc.10570.
Anisimov V.N., Alimova I.N., Baturin D.A., Popovich I.G., Zabe-zhinski M.A., Manton K.G., Semenchenko A.V., Yashin A.I. The effect of melatonin treatment regimen on mammary adenocarcinoma development in HER-2/neu transgenic mice. Int J Cancer. 2003; 103(3): 300-5. https://doi.org/10.1002/ijc.10827.
Al Rabadi L., Bergan R. A Way Forward for Cancer Chemoprevention: Think Local. Cancer Prev Res (Phila). 2017; 10(1): 14-35. https://doi.org/10.1158/1940-6207.CAPR-16-0194.

Еще

Статья научная