Презентация на тему Фармакологическая стратегия клеточных технологий

клеточных элементов во взрослом организме, обладающих уникальной способностью к

самоподдержанию, а в случае необходимости к миграции и хомингу в отдаленные органы с их дальнейшей дифференцировкой, во многие специализированные клеточные типы, является популяция мезенхимальных стволовых клеток костного мозга.

Направления клеточной терапии:
эмбриональные СК
фетальные СК
клетки пуповинной крови
выращенные in vitro ткани
и органы
и др.

тканях существуют клеточные элементы, обладающие достаточно высоким пролиферативным и

дифференцировочным потенциалом - региональные клетки-предшественники.

показал во всех случаях развитие практически однотипных реакций со

стороны резидентных СК и клеток-предшественников костного мозга, представляющего собой основное депо данных элементов в организме. Не зависимо от характера повреждений имела место активация мультипотентных прогениторных клеток гемопоэтической ткани, которая, однако, не сопровождалась их значительной мобилизацией в периферическую кровь.

Концепция о недостаточности и несостоятельности механизмов регенерации «глубокого резерва»

регенераторной медицины является
фармакологическая стимуляция функций эндогенных стволовых клеток,

основанная на принципе подражания деятельности естественных регуляторных систем их функционирования в организме

клеток
Г-КСФ во всех случаях обладал в разной мере выраженным

терапевтическим эффектом.
При этом механизмом его действия являлась стимуляция функциональной активности мультипотентных клеток-предшественников костного мозга, их мобилизация, миграция и, очевидно, хоминг в органы-мишени

метаболизме гиалуроновой кислоты.

Под влиянием фермента происходит расщепление ГК до

ее низко- и среднемолекулярных форм, стимулирующих пролиферацию и дифференцировку клеточных элементов.
Кроме того, ГК in situ в костном мозге связывает клетки-предшественники различной степени зрелости посредством расположенных на них CD44 и RHAMM – рецепторов.

ГИАЛУРОНОВАЯ КИСЛОТА

Представляет собой наиболее распространенный гликозаминогликан в организме, входит в состав межклеточного матрикса, кликокаликса клеток, рецепторов к биологическим регуляторам и связывает in situ клетки-предшественники посредством специфических рецепторов.

МЕХАНИЗМОВ ВЛИЯНИЯ ГИАЛУРОНИДАЗЫ
НА ПРОГЕНИТОРНЫЕ КЛЕТКИ
Относительно низкие дозы гиалуронидазы

способны существенно повышать функциональную активность клеток-предшественников, и потенцировать мобилизующую СК активность Г-КСФ.
Происходит усиление мобилизующего действия Г-КСФ в отношении прогениторных элементов в 3 раза (содержание МСК в периферической крови увеличивалось до 1000,0% от фона)

ПРИ ТРАНСПЛАНТАЦИИ МОНОНУКЛЕАРОВ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ,
ПОЛУЧЕННЫХ ПОСЛЕ ВВЕДЕНИЯ Г-КСФ

И Г-КСФ СОВМЕСТНО С ГИАЛУРОНИДАЗОЙ

- контроль

- трансплантация мононуклеаров, полученных после введения Г-КСФ

- трансплантация мононуклеаров, полученных после введения Г-КСФ и гиалуронидазы

Показана значительно более высокая эффективность трансплантанта, полученного после введения гиалуронидазы и Г-КСФ. При этом механизмами, лежащими в основе регенерации кроветворной ткани являлось не только увеличение пула кроветворных прекурсоров и возрастание их функциональной активности, но и восстановление гемопоэзиндуцирующего микроокружения костного мозга (особенно, его стромального компонента: повышение числа стромальных предшественников и усиление продукции гемопоэтинов прилипающими миелокариоцитами).

носителей являются:

преодоление биологических барьеров, существующих в организме

(кишечник – кровеносное русло, кровеносное русло – ткань);
уменьшение побочных эффектов (токсичности, аллергенности);
увеличение времени выведения лекарственного препарата из организма.

Кроме того, представляется необходимым и активно исследуется проблема обеспечения адресной доставки лекарственных веществ, которая, однако, в настоящее время достаточно далека от ее практического решения.

Неорганические вещества

Органические вещества

токсичности:
- отсутствие в организме адекватных систем их биодеградации

и выведения

значительная и неконтролируемая кумуляция в тканях

- высокая проникающая способность
- высокая реакционная способность
- высокая каталитическая способность

повреждение субклеточных структур,
в том числе генетического аппарата в клеток

- высокая адсорбционная способность

контаминация вирусами

Представляют наименьший интерес
несут высокую потенциальную угрозу

СРЕДСТВА
Neulasta: ПЕГилированый рчГКСФ для лечения нейтропений (Hoffman-La Roche);
Mircera, «С.E.R.A.»

(Hoffman-La Roche)
Pegasys: ПЕГилированый альфа-интерферон-альфа для лечения хронических гепатитов С и В (Hoffman-La Roche);
PEG-Intron: ПЕГилированый альфа-интерферон-бетта для лечения хронических гепатитов С и В (Schering-Plough / Enzon)
Adagen (PEG-bovine adenosine deaminase) производства Enzon Pharmaceuticals, Inc.;
Oncaspar: ПЕГилированая L -аспарагиназа для лечения острого лимфобластного лейкоза (Enzon).
Doxil: ПЕГилированые липосомы с доксорубицином (Sequus)

СТРУКТУРА ПОЛИЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ

Никитин И. Г., Сторожаков Т.Н., 2003

Преимущества: физическая стабильность, растворимость, увеличение периода жизни в организме, низкая токсичность (иммуногенность)

Недостатки: химический синтез является сложным многоступенчатым и дорогостоящим технологическим процессом, с применением высокотоксичных реагентов, требующих использование многочисленных стадий очистки с целью получения гомогенной популяции модифицированных молекул

являются:
- их максимально высокая эффективность,
- низкая токсичность и

иммуногенность
(высокая безопасность),
- альтернативные пути использования (пероральное применение),
- уникальные специфические эффекты.

Зарегистрирован: тромбовазим

Закончены доклинические исследования:
имм олигонуклеотиды, пегилин,
имоцепт
Проводятся доклинические исследования:
имм Г-КСФ
имм гиалуронидаза
имм алкалаза,
имм СТГ,
имм интерферон α-2β,
имм интерлейкин-2,
имм эритропоэтин

Разработана:
ООО «Саентифик фьючер менеджмент»,
Институт ядерной физики СО РАН,
Институт цитологии и генетики СО РАН

(ПЭГ) до облучения и раствора рчГ-КСФ (0,7мг/мл) ) и

ПЭГ после ионизирующего воздействия

Электрофореграмма (SDS-PAAG электрофорез):
дорожки 1,5 – исходного рчГ-КСФ, 20 мкл,
дорожки 2,6 – облученного раствора рчГ-КСФ и ПЭГ, 40мкл,
дорожки 3,7 - облученного раствора рчГ-КСФ и ПЭГ, 20 мкл,
дорожка 4 – белков-стандартов «Сибэнзим».

ИММОБИЛИЗИРОВАННЫЙ
ГРАНУЛОЦИТАРНЫЙ КОЛОНИЕСТИМУЛИРУЮЩИЙ ФАКТОР

Патент (RU) на изобретение № 2406528 «Средство для регенеративной медицины» (Бюл. № 35 от 20.12.2010).
Авторы: Артамонов А.В., Бекарев А.А., Верещагин Е.И., Дыгай А.М., Жданов В.В., Зюзьков Г.Н., Удут В.В.

имГ-КСФ
КлОЕ-Г/КОЕ-Г
КСА прилипающих клеток
КОЕ-Ф
1
2
1
2
2 – имГ-КСФ
1 – стандартный Г-КСФ
2
1
Стимуляция процессов

кроветворения под влиянием имГ-КСФ, в отличие от таковой при использовании неконъюгированного аналога, происходит в большей степени за счет активации «срочных» механизмов компенсации в результате воздействия препарата на «буферный отдел» регенераторного резерва гемопоэтической ткани с легко возобновляемыми ресурсами – коммитированные клетки-предшественники – КОЕ-ГМ и КОЕ-Г.

имГ-КСФ
- пероральное введение иммГ-КСФ
- контроль

Процесс

пегилирования цитокина с использованием нанотехнологии электронно-лучевого синтеза сопровождается повышением эффективности стимуляции выхода в кровь наиболее ранних родоначальных элементов - клеток, обладающих максимально высоким ростовым потенциалом

3-и сутки
на 1 млн. клеток
*
Применение имГ-КСФ практически не влияет

на активность воспалительных процессов, но существенно снижает степень склерозирования печеночной ткани

Количество клеток
воспалительного инфильтрата (ед.)

Относительная площадь
соединительной ткани (%)

*

- контроль

- введение имГ-КСФ

SDF-1-фактор, стромальные миелокариоциты

*

*

*

*

Cl4

Cl4+имГ-КСФ

ФОН

Мобилизация СК связана со снижением продукции стромальными клетками SDF-1-фактора

крови с помощью ИФА
им Г-КСФ п/к
Препарат плохо детектируется с

помощью стандартных наборов для ИФА, в результате, по-видимому, снижения способности молекул Г-КСФ после конъюгации с носителем взаимодействовать со специфическими АТ. Однако, при прохождении через ЖКТ, очевидно, происходит вторичная модификация иммобилизированного фактора, которая, с одной стороны, повышает его способность связываться со специфическими АТ, что делает его доступным для обнаружения с помощью ИФА, но, с другой стороны, повреждает активный сайт белка, взаимодействующий с рецепторами

пегилированного белка
Препарат нативного белка
Всасывание пегилированных препаратов:
через лимфатическую систему

составляет около 40 % (с последующим транспортом
по лимфатическому руслу в венозную систему).
- через систему портальных вен (прямое всасывание в кровь) составляет около 20 %.

влиянием в результате появления устойчивости у созданной конструкции к

сывороточным и тканевым ингибиторам фермента.

На сегодняшний день не известны вещества, оказывающие столь выраженное влияние одновременно на такое количество функций прогениторных элементов и механизмы их регуляции.

ИХ РЕГУЛЯЦИИ ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ ГЕПАТИТЕ
Реакции со стороны прогениторных клеток

развиваются на фоне резкого снижения выработки SDF-фактора стромальными клетками костного мозга, усиления его продукции элементами микроокружения печени и повышения способности самих клеток-предшественников к адгезии

снижало активность воспалительных процессов, оказывало антихолестатический эффект и предотвращало

развитие склеротических процессов в печеночной ткани

Количество клеток
воспалительного инфильтрата (ед.)

Относительная площадь соединительной ткани

- контроль

- имГД

Щелочная фосфатаза сыворотки крови

*

*

*

*

*

*

КЛЕТОК)
ПОРАЖЕННАЯ ТКАНЬ

(ОРГАН-МИШЕНЬ)

SDF-1

SDF-1

SDF-1

SDF-1

МЕХАНИЗМЫ РЕГЕНЕРАТИВНОГО ДЕЙСТВИЯ ИММОБИЛИЗИРОВАННОЙ ГИАЛУРОНИДАЗЫ

МСК

SDF-1

SDF-1

SDF-1

SDF-1

SDF-1

имГД приводит к стимуляции процессов пролиферации и дифференцировки как регионарных стволовых клеток, так и прогениторных элементов тканей-депо. Причем активация последних сопровождается еще и их мобилизацией и направленной миграцией в органы-мишени.

ПОД ВЛИЯНИЕМ ИММОБИЛИЗИРОВАННОЙ ГИАЛУРОНИДАЗЫ
Предварительная обработка родоначальных клеток ферментом

сопровождается значительным усилением колониеобразования. Как при отсутствии специальных добавок в питательной среде, когда колониестимулирующая активность определяется совокупностью биологически активных веществ эмбриональной телячьей сыворотки, входящей в ее состав. Так и при внесении в культуру специфических раннедействующих (фактор стволовой клетки, фактор роста фибробластов), линейно-рестриктированных (эритропоэтин, Г-КСФ) и пр. факторов роста (инсулин и др.).

ЗАБОЛЕВАНИЙ ПРЕПАРАТАМИ- АНАЛОГАМИ ЭНДОГЕННЫХ РЕГУЛЯТОРОВ ФУНКЦИЙ С ПОМОЩЬЮ ИММОБИЛИЗИРОВАННОЙ

ГИАЛУРОНИДАЗЫ

Система крови
(цитостатическая миелосупрессия)

Печень
(хронический гепатит)

Сахарный диабет

РЕКОРМОН

КОЕ-Э, костный мозг

НЕЙПОГЕН

КОЕ-ГМ, костный мозг

Г-КСФ

КОЕ-Печ, печень

Относительная площадь
соединительной ткани, %

ИНСУЛИН

Глюкоза крови,
аллоксановый диабет

Глюкоза крови,
мыши линии СВА в возрасте 2 лет

- физ.раствор

- основной препарат

- имГД

- основной препарат + имГД

80 мкг блеомицина)
Изучение патогенеза фиброза легких показало стимуляцию

дифференцировки
СК в клеточные элементы фиброзной ткани

ЛЕГКИХ
Содержание соединительной ткани в лёгких мышей после интратрахеального введения

блеомицина
(количество коллагеновых волокон от общей площади лёгочной ткани, %)

- Спиперон (антагонист D2 дофаминовых рецепторов, α1B-адренергических рецепторов, 5-HT2A/5HT1 –серотониновых рецепторов) снижает содержание предшественников фиброзной ткани в легких;
- Гиалуронидаза, помимо, описанных ранее на других моделях патологии эффектов обладает еще и способностью снижать уровень миграции гемопоэтических СК в пораженную ткань.
- Совместное применении приводит к суммации их терапевтических эффектов
- Г-КСФ на данной модели обладает провоспалительным действием и усугубляет развитие фиброзной ткани

ТКАНЬ
(ТКАНЬ-ДЕПО СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК)
ПОРАЖЕННАЯ ТКАНЬ

(ОРГАН-МИШЕНЬ)

SDF-1

SDF-1

SDF-1

SDF-1

МФСК, имГД

МСК

SDF-1

SDF-1

SDF-1

SDF-1

SDF-1

ЛЕКАРСТВЕННЫЕ СРЕДСТВА
ДЛЯ РЕГЕНЕРАТИВНОЙ МЕДИЦИНЫ

Наиболее значимых терапевтических эффектов за счет реализации программы систем клеточного
обновления удается добиться при сочетанном использовании имГД с другими модификаторами функций СК

МФСК

Представленные данные свидетельствуют не только о принципиальной возможности, но и, безусловно, о высокой перспективности проведения клеточной терапии с помощью фармакологических агентов – модификаторов функций прогениторных клеток (МФСК)

журналах – 97

Защищено диссертаций:
Докторских – 3
Кандидатских – 5

Получено патентов

– 38


Цикл работ удостоен
международной премии Elsevier
«SciVal / Scopus Award Russia 2012»

(за создание Мирового кластера с отличительными компетенциями –
нового высокоперспективного научного направления)

НАУКОМЕТРИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ