Автореферат (Экспериментальное обоснование возможности применения 68Ga - цитрата для визуализации воспалительных процессов методом позитронно-эмиссионной томографии)

На правах рукописиЛУНЁВАлександр СергеевичЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИПРИМЕНЕНИЯ 68Ga-ЦИТРАТА ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ МЕТОДОМПОЗИТРОННО-ЭМИССИОННОЙ ТОМОГРАФИИ03.01.01 – РадиобиологияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата биологических наукМосква – 20162Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетномобразовательном учреждении высшего образования«Московская государственная академия ветеринарной медицины ибиотехнологии – МВА имени К.И. Скрябина»(ФГБОУ ВО МГАВМиБ – МВА имени К.И.

Скрябина)Научныйруководитель:доктор биологических наук, Лауреат премииправительстваРФ,профессор,заведующийкафедрой радиобиологии и вирусологии им. акад.А.Д Белова и В.Н. Сюрина ФГБОУ ВО МГАВМиБ –МВА имени К.И. СкрябинаЛысенко Николай ПетровичОфициальныеоппоненты:Петриев Василий Михайловичдоктор биологических наук, ведущий научныйсотрудникМедицинскогорадиологическогонаучного центра им. А.Ф. Цыба – филиала ФГБУ«Национальный медицинский исследовательскийрадиологический центр» Минздрава РоссииСоболев Александр Сергеевичдоктор биологических наук, профессор кафедрыбиофизики биологического факультета ФГБОУ ВО«Московский государственный университет им.М.В.

Ломоносова»Ведущаяорганизация:ФГБУ «Российский онкологический научный центримени Н.Н. Блохина» Минздрава РоссииЗащита состоится «28» сентября 2016 года в 1230 на заседаниидиссертационного совета Д 220.042.04 по защите докторских и кандидатскихдиссертаций при ФГБОУ ВО МГАВМиБ – МВА имени К.И. Скрябина поадресу: 109472 Москва, ул. Академика Скрябина, дом 23 в зале заседанияученого совета. Тел.: (495) 377-93-83.С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУВО МГАВМиБ – МВА имени К.И. Скрябина.Автореферат разослан «____» _________________ 2016 года и размещен насайтах http://www.mgavm.ru и http://www.vak3.ed.gov.ru/.Ученый секретарьдиссертационного совета, к.в.н.Фомина В.Д.3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальностьисследования.Воспалительныепроцессысопровождают практически все известные заболевания инфекционной инеинфекционной природы.

Особо важно предупреждение воспалений наранних стадиях, поэтому своевременная диагностика и/или визуализациявоспалений с последующим купированием угроз осложнения и, какследствие, летального исхода остается одной из наиболее актуальныхпроблем современной медицины. Для ее решения используются достиженияи конкретные результаты исследований в сфере многих фундаментальныхнаук. Одним из таких направлений является ядерная медицина,использующая открытые радионуклиды в составе радиофармпрепаратов(РФП) и свойство атомных ядер подвергаться радиоактивному распаду длядиагностики и терапии в различных областях научной и практическоймедицины. Мировое производство и потребление РФП ежегодно растет на 1015% (Сомов Д.В. и др., 2012).

Для России ядерная медицина и открытиеновых центров ядерной медицины является одним из приоритетныхнаправлений развития отечественного здравоохранения. Следует отметить,что в нашу страну не импортируются РФП; это единственная группалекарственных средств, где используются только отечественные препараты.Степень разработанности проблемы. Визуализация воспалительных иинфекционных процессов с использованием РФП методами эмиссионнойтомографии основывается на локальных физико-химических изменениях впораженной ткани и позволяет отразить функциональный статус патологии,тогда как другие современные методы (КТ, МРТ, УЗИ) опираются наморфофизиологические изменения в тканях, что лишает возможности оценитьпатологию на ранней стадии развития (Bollow M.

et al., 2002). Традиционно«золотым стандартом» для визуализации воспалений считаются 99mTc- или111In-меченные лейкоциты (Davina K., 2003). Однако их анализ и большинствадругих РФП для визуализации воспалений (van Eerd J.E.M. et al., 2005;Bleeker-Rovers C.P. et al., 2007; Meller J. et al., 2007 и др.) подталкиваетученых и клиницистов к поиску и разработке новых РФП, особенно дляпозитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), в связи с ее бурным развитиеми внедрением в нашей стране и за рубежом.Одним из таких РФП является 68Ga-цитрат – аналог 67Ga-цитрата,применяющегося в однофотонно-эмиссионной компьютерной томографии(ОФЭКТ) с 70-х гг. прошлого столетия. В литературе описаны несколькометаболических путей накопления галлия в очагах воспаления, в той илииной мере связанные с мечением транспортных белков крови in vivo (MoerleinS.M., Welch M.J., 1981; Harris W.R., Pecoraro V.L., 1983; Martinez J.L. et al.,1990).

Однако достаточное связывание 67Ga (T½ 78,28 ч) с белками кровиприводит к ее медленному клиренсу от радиоактивности, соответственно,более длительному периоду накопления в патологических очагах иоткладыванию процедуры сканирования (до 72 ч), что исключаетвозможность применения короткоживущего изотопа галлия-68 (T½ 67,7минут) для ПЭТ.

Одним из путей решения этой задачи предполагается в/в4введение дополнительных химических агентов (со схожими с галлиемфизико-химическими свойствами), которые будут конкурировать срадиоактивным галлием в присоединении к белкам крови, таким образом,освобождая большое количество свободного радиоактивного галлия и делаяего доступным для таргетного (целевого) накопления. Наиболее близким посвойствам является трехвалентное железо, поэтому в рамках исследованийнастоящей диссертационной работы была исследована возможностьиспользования физиологически приемлемых соединений трехвалентногожелеза (к примеру, цитрата железа) для блокирования металлсвязывающейспособности транспортных белков крови.Актуальность и отсутствие расширенных исследований препарата 68Gaцитрат с его свойствами в качестве нового диагностического средства присовместном введении с цитратом железа (III) обуславливает необходимостьпроведения исследований, направленных на обоснование возможностиприменения 68Ga-цитрата для быстрой визуализации воспалительныхпроцессов методом ПЭТ.Цель настоящего исследования заключается в экспериментальномобосновании возможности применения радиофармацевтического препарата68Ga-цитрат для визуализации воспалительных процессов методомпозитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ).

Исходя из поставленной цели,необходимо решить следующие задачи:1.Исследовать влияние раствора цитрата железа (III) in vitro насвязывание галлия-68 с трансферрином в реакционной смеси;2.Исследовать биораспределение 67/68Ga-цитрата in vivo с и бездополнительного введения цитрата стабильного железа (III);3.Исследовать и оценить возможность применения 68Ga-цитрата длябыстрой визуализации смоделированных воспалительных процессовметодом позитронно-эмиссионной томографии;4.Исследовать и оценить токсикологические свойства лиофилизатов дляприготовления радиофармацевтического препарата 68Ga-цитрат ирадиофармацевтической композиции 68Ga-цитрата с цитратомстабильного железа (III);5.Рассчитать прогнозные значения поглощенных доз, создаваемых ворганах и тканях, при введении 68Ga-цитрата и оценить радиационнуюбезопасность его применения.Научная новизна.

Проведено систематическое изучение поведенияGa-цитрата в присутствии цитрата стабильного железа (III) (и без него) вэкспериментах in vitro и in vivo. Исследован характер биораспределения, атакже получены данные биологических и эффективных периодовполувыведения 68Ga-цитрата из органов и тканей, подтверждающие еговыраженную инфламатотропность (от лат. inflammatio – воспаление).Впервые для оценки безопасности применения радиофармацевтическогопрепарата 68Ga-цитрат и радиофармацевтической композиции 68Ga-цитрата сцитратом стабильного железа (III) изучены токсические свойства ихкомпонентов для приготовления в виде растворов лиофилизатов из685наработанных партий (ООО «ДИАМЕД», Москва).

Впервые рассчитаны иисследованы прогнозные значения поглощенных и эффективных доз дляоценки радиационной безопасности применения 68Ga-цитрата приэквивалентном пересчете на человека. На основании полученных результатоввпервые разработан и защищен патентом РФ способ быстрой визуализациивоспалительных процессов с помощью радиофармацевтической композиции68Ga-цитрата с цитратом стабильного железа (III) методом позитронноэмиссионной томографии.Теоретическая и практическая значимость исследования. Описанавозможность применения 68Ga-цитрата для быстрой визуализациивоспалительных процессов методом позитронно-эмиссионной томографии.Теоретически обоснована и экспериментально доказана выраженнаяинфламатотропность (его функциональная пригодность) препарата 68Gaцитрат в организме лабораторных животных (мышей и крыс) и безопасностьего применения.

В результате систематического изучения поведения 68Gaцитрата в присутствии цитрата стабильного железа (III) (и без него)установлено, что дополнительное введение раствора цитрата железа (III)нужной концентрации позволяет достигнуть высокой аккумуляции РФП вочагах воспаления уже через 30-60 минут после введения. Таким образом,68Ga-цитрат, совместно с цитратом стабильного железа (III), может бытьиспользован для быстрой визуализации воспалительных процессов методомпозитронно-эмиссионной томографии в медицинских исследованиях.Методы проведения и результаты исследований настоящейдиссертационной работы используются в учебном процессе при чтениилекций и проведении лабораторно-практических занятий по радиобиологиина кафедре радиобиологии и вирусологии им. акад.

А.Д Белова и В.Н.Сюрина ФГБОУ ВО МГАВМиБ – МВА им. К.И. Скрябина.Методологияиметодыдиссертационногоисследования.Методологической основой исследования послужили традиционные подходы,теоретические и экспериментальные наработки к исследованиюфункциональной пригодности и безопасности РФП и системного анализаполученныхрезультатов.Методологияисследованияопределилацелесообразность использования комплексного подхода, включающегорадиохимические, биологические, физические и математические методовисследования.Экспериментальныеисследованиявыполненынасертифицированном и поверенном научном оборудовании с использованиематтестованных методик в аккредитованных лабораториях.1.2.Основные положения, выносимые на защиту:Результаты систематического изучения поведения 67/68Ga-цитратаприсутствии цитрата стабильного железа (III) (и без него)экспериментах in vitro и in vivo;Способ визуализации смоделированных воспалительных процессовпомощью радиофармацевтической композиции 68Ga-цитратаввсс63.4.цитратом стабильного железа (III) методом позитронно-эмиссионнойтомографии через 30-60 минут после ее введения;Оценка общих токсикологических свойств растворов лиофилизатов дляприготовления радиофармацевтического препарата 68Ga-цитрат ирадиофармацевтической композиции 68Ga-цитрата с цитратомстабильного железа (III);Расчет прогнозных значений поглощенных и эквивалентных доз дляоценки радиационной безопасности применения 68Ga-цитратасовместно с цитратом железа (III) при эквивалентном пересчете начеловека.Степень достоверности работы.