Разработка состава и технологии получения наноразмерной формы паклитаксела в составе конъюгата полимерных частиц с белковой векторной молекулой

Введение. Применение противоопухолевого препарата паклитаксела ограничено из-за его высокой системной токсичности и липофильности, существенно лимитирующей создание парентеральных форм на основе субстанции паклитаксела. Предложена новая полимерная композиция паклитаксела, обеспечивающая направленный транспорт препарата в опухолевые клетки и повышающая профиль его безопасности.

Цель. Разработка состава и технологии получения наноразмерной формы паклитаксела в виде конъюгата частиц на основе сополимера молочной и гликолевой кислот с третьим доменом альфа-фетопротеина.

Материалы и методы. Объектом данного исследования являются наночастицы, содержащие паклитаксел, на основе сополимера молочной и гликолевой кислот, поверхность которых модифицирована векторной молекулой - рекомбинантным третьим доменом альфа-фетопротеина. Наночастицы получали методами одинарного эмульгирования и преципитацией. Последующую конъюгацию с белковой молекулой проводили карбодиимидным методом. Анализ полученных наночастиц проводили с помощью динамического и электрофоретического светорассеяния, высокоэффективной жидкостной хроматографии, метода диализной мембраны.

Результаты и обсуждение. Разработан метод получения наночастиц на основе сополимера молочной и гликолевой кислот с паклитакселом, оптимизирована конъюгация полученных наночастиц с белковой векторной молекулой при варьировании широкого диапазона условий. Полученные наночастицы обладали средним диаметром 280 ± 12 нм. Эффективность конъюгации составила 95 %. Высвобождение паклитаксела из полимерной матрицы в среде 0,01 M фосфатно-солевого буфера (pH 7,4) составило 65 % за 220 ч. Заключение. Предложен метод получения и приведено обоснование состава оригинальной наноразмерной формы паклитаксела на основе конъюгата частиц на основе сополимера молочной и гликолевой кислот с третьим доменом альфа-фетопротеина. Показана возможность пролонгированного высвобождения паклитаксела из полимерной матрицы.

1. Боят В., Оганесян Е. А., Балабаньян В. Ю., Алятудин Р. Н. Лекарственные формы паклитаксела. Российский биотерапевтический журнал. 2009;8(3):37-44.

2. Аляутдин Р. Н., Романов Б. К., Лепахин В. К., Бунятян Н. Д., Меркулов В. А., Миронов А. Н. Связанный с альбуминовыми наночастицами паклитаксел - первые шаги нанотехнологий в клиническую практику. Безопасность и риск фармакотерапии. 2014;2:10-16.

3. Sofias A. M., Dunne M., Storm G., Allen C. The battle of "nano" paclitaxel. Advanced drug delivery reviews. 2017;122:20-30. DOI: 10.1016/j.addr.2017.02.003.

4. Dranitsaris G., Yu B., Wang L., Sun W., Zhou Ya., King J., Kaura S., Zhang A., Yuan P. Abraxane® versus Taxol® for patients with advanced breast cancer: A prospective time and motion analysis from a Chinese health care perspective. Journal of Oncology Pharmacy Practice. 2016;22(2):205-211. DOI: 10.1177/1078155214556008.

5. Hoogenboezem E. N., Duvall C. L. Harnessing albumin as a carrier for cancer therapies. Advanced Drug Delivery Reviews. 2018;130:73-89. DOI: 10.1016/j.addr.2018.07.011.

6. Danhier F., Ansorena E., Silva J. M., Coco R., Le Breton A., Preat V. PLGA-based nanoparticles: an overview of biomedical applications. Journal of controlled release. 2012;161(2):505-522. DOI: 10.1016/j.jconrel.2012.01.043.

7. Mollaev M., Gorokhovets N., Nikolskaya E., Faustova M., Zabolotsky A., Zhunina O., Sokol M., Zamulaeva I., Severin E., Yabbarov N. Type of pH sensitive linker reveals different time-dependent intracellular localization, in vitro and in vivo efficiency in alpha-fetoprotein receptor targeted doxorubicin conjugate. International Journal of Pharmaceutics. 2019;559:138-146. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2018.12.073.

8. Naz Z., Usman S., Saleem K., Ahmed S., Bashir H., Bilal M., Sumrin A. Alpha-fetoprotein: A fabulous biomarker in hepatocellular, gastric and rectal cancer diagnosis. Biomedical Research. 2018;29(12):2478-2483. DOI: 10.4066/biomedicalresearch.29-17-1550.

9. Godovannyi A. V., Vorontsov E. A., Gukasova N. V., Pozdnyakova N. V., Vasilenko E. A., Yabbarov N. G., Severin S. E., Severin E. S., Gnuchev N. V. Antitumor activity of targeted nanosome delivery systems based on poly(lactic-co-glycolic acid) nanoparticles, paclitaxel, and a recombinant alpha-fetoprotein fragment. Nanotechnologies in Russia. 2012;7(1-2):76-84. DOI: 10.1134/S1995078012010077.

10. Godovannyi A. V., Vorontsov E. A., Gukasova N. V., Pozdnyakova N. V., Vasilenko E. A., Yabbarov N. G., Dubovik E. G., Severin S. E., Severin E. S., Gnuchev N. V. Targeted delivery of paclitaxel-loaded recombinant α-fetoprotein fragment-conjugated nanoparticles to tumor cells. Doklady Biochemistry and Biophysics. 2011;439(1):158-160. DOI: 10.1134/S160767291104003X.

11. Albert C., Huang N., Tsapis N., Geiger S., Rosilio V., Mekhloufi G., Chapron D., Robin B., Beladjine M., Nicolas V., Fattal E., Agnely F. Bare and Sterically Stabilized PLGA Nanoparticles for the Stabilization of Pickering Emulsions. Langmuir. 2018;34(46):13935-13945. DOI: 10.1021/acs.langmuir.8b02558.

12. Hermanson G. Bioconjugate techniques. 3rd Edition. Cambridge: Academic press; 2013. 1200 p.

13. Никольская Е. Д., Яббаров Н. Г., Сокол М. Б., Жунина О. А., Фаустова М. Р., Заболотский А. И., Фомичева М. В., Моллаев М. Д., Помазкова Т. А., Сапелкин М. А. Высокоэффективный способ получения лекарственной формы адресного действия для терапии злокачественных новообразований. Патент РФ на изобретение № RU 2727924 C1. 27.07.2020. Доступно по: https://istina.msu.ru/patents/379152620/ Ссылка активна на 20.08.2021.

14. Терещенко О. Г., Никольская Е. Д., Жунина О. А., Заварзина В. В., Яббаров Н. Г., Фомичева М. В., Зубков Е. В., Сокол М. Б., Гукасова Н. В., Северин Е. С. Получение перспективных полимерных форм гепатопротекторов на основе силибина и урсодезоксихолевой кислоты. Известия Академии наук. Серия химическая. 2018;12:2290-2296.

15. Sokol M. B., Nikolskaya E. D., Yabbarov N. G., Zenin V. A., Faustova M. R., Belov A. V., Zhunina O. A., Mollaev M. D., Zabolotsky A. I., Tereshchenko O. G., Severin E. S. Development of novel PLGA nanoparticles with coencapsulation of docetaxel and abiraterone acetate for a highly efficient delivery into tumor cells. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials. 2019;107(4):1150-1158. DOI: 10.1002/jbm.b.34208.

16. Sokol M., Zenin V., Yabbarov N., Mollaev M., Zabolotsky A., Mollaeva M., Fomicheva M., Kuznetsov S., Popenko V., Seregina I., Nikolskaya E. Validated HPLC method for paclitaxel determination in PLGA submicron particles conjugated with α-fetoprotein third domain: Sample preparation case study. Annales Pharmaceutiques Frangaises. 2021;79(5):500-510. DOI: 10.1016/j.pharma.2021.02.001.

17. Никольская Е. Д., Яббаров Н. Г., Жунина О. А., Северин Е. С. Конъюгат противоопухолевых препаратов с рекомбинантным альфа-фетопротеином и его функциональными фрагментами и способ их получения. Патент РФ на изобретение № 2630974. 15.09.2017. Доступно по: https://edrid.ru/rid/218.016.060b.html. Ссылка активна на 20.08.2021.

18. Feczko T., Toth J., Dosa G., Gyenis J. Influence of process conditions on the mean size of PLGA nanoparticles. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. 2011;50(8):846-853. DOI: 10.1016/j.cep.2011.05.006.

19. Nikolskaya E., Sokol M., Faustova M., Zhunina O., Mollaev M., Yabbarov N., Tereshchenko O., Popov R., Severin E. The comparative study of influence of lactic and glycolic acids copolymers type on properties of daunorubicin loaded nanoparticles and drug release. Acta of Bioengineering and Biomechanics. 2018;20(1):65-77. DOI: 10.5277/ABB-01028-02.

20. Haddadi A., Jahan S. T. Investigation and optimization of formulation parameters on preparation of targeted anti-CD205 tailored PLGA nanoparticles. International journal of nanomedicine. 2015;10(1):7371-7384. DOI: 10.2147/IJN.S90866.

21. Gelperina S., Maksimenko O., Khalansky A., Vanchugova L., Shipulo E., Abbasova K., Berdiev R., Wohlfart S., Chepurnova N., Kreuter J. Drug delivery to the brain using surfactant-coated poly(lactideco-glycolide) nanoparticles: Influence of the formulation parameters. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 2010;74(2):157-163. DOI: 10.1016/j.ejpb.2009.09.003.

22. Sahana D. K., Mittal G., Bhardwaj V., Kumar M. N. V. R. PLGA Nanoparticles for Oral Delivery of Hydrophobic Drugs: Influence of Organic Solvent on Nanoparticle Formation and Release Behavior In Vitro and In Vivo Using Estradiol as a Model Drug. Journal of Pharmaceutical Sciences. 2008;97(4):1530-1542. DOI: 10.1002/jps.21158.

23. Lebouille J. G. J. L., Stepanyan R., Slot J. J. M., Stuart M. A. C., Tuinier R. Nanoprecipitation of polymers in a bad solvent. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2014;460:225-235. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2013.11.045.

24. Wan S., Zhang L., Quan Yu., Wei K. Resveratrol-loaded PLGA nanoparticles: enhanced stability, solubility and bioactivity of resveratrol for non-alcoholic fatty liver disease therapy. Royal Society Open Science. 2018;5(11):181457. DOI: 10.1098/rsos.181457.

25. Государственная Фармакопея Российской Федерации. XIV изд. Т. 1-4. М.: МЗ РФ; 2018. 7019 с.

26. Abouelmagd S. A., Sun B., Chang A. C., Ku Y. J., Yeo Y. Release Kinetics Study of Poorly Water-Soluble Drugs from Nanoparticles: Are We Doing It Right? Molecular Pharmaceutics. 2015;12(3):997-1003. DOI: 10.1021/mp500817h.