ВВЕДЕНИЕ
Одним из перспективных методов лечения онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний, обусловливающих высокую смертность в большинстве стран мира, является фотодинамическая терапия (ФДТ), столетие которой отмечали в 2004 г. (Бобров В.А., Залесский В.Н., 1990; Залесский В.Н., Гордиенко В.И., 1987; Залесский В.Н., Великая Н.В., 2003; Залесский В.Н., Дынник О.Б., 2003; Залесский В.Н., Фильченков А.А., 2004; Залесский В.Н. и соавт., 2004). Метод базируется на селективном накоплении фотосенсибилизаторов (ФС) в интенсивно делящихся клетках опухолей и пролиферирующих гладкомышечных клетках стенок коронарных сосудов после проведения ангиопластики (Zalessky V.N., 1992; Chou T.M. et al., 2002), а также последующем их фототоксическом повреждении при облучении светом в одном из максимумов поглощения ФС. ФС, поглощенные клетками, накапливаются в различных структурах внутриклеточного компартмента, на которых оказывают фотодинамическое действие. Многие ФС, представляющие терапевтический интерес, не способны накапливаться в ядрах клеток (Oleinick N.L., Evans H.H., 1998). В то же время известно, что клеточное ядро является одной из наиболее чувствительных, если не самой чувствительной мишенью для активных форм кислорода (АФК) (Tong Z. et al., 2000; Залесский В.Н., Великая Н.В., 2003). Поэтому предполагают, что в эффективности фотоцитотоксического действия ФС существует значительный резерв, который может быть использован путем изменения внутриклеточной локализации (релокализации) ФС. Особенностям транспорта и перераспределения ФС в более чувствительных к цитотоксическому повреждению структурах клеток-мишеней, а также способам их направленной внутриклеточной доставки и посвящен данный аналитический обзор.
ФОТОФИЗИЧЕСКИЕ, ФОТОХИМИЧЕСКИЕ И ФОТОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФС
Молекулы органических ФС в отсутствие фотоактивации практически всегда находятся в основном синглетном состоянии (1S0). При поглощении фотона молекула ФС переходит в кратковременное (1–100 нс) возбужденное состояние (1S*). Из этого состояния молекула ФС может возвратиться в основное синглетное состояние (1S0), а также перейти в возбужденное триплетное состояние (3S*). В этом состоянии молекулы ФС имеют значительно более продолжительное время жизни (≥500 нс), благодаря чему вероятность их столкновения с другими молекулами возрастает (Aveline B.M., Redmond R.W., 1998). ФС, находясь в триплетном состоянии, могут вступать с окружающими молекулами в реакции переноса электрона или протона (реакции I типа), а также взаимодействовать с кислородом, который обычно находится в основном триплетном состоянии 3O2 или 3Σg –O2 (реакции II типа) (Foote C.S., 1991; Залесский В.Н. и соавт., 2004). Большинство возникающих в этих реакциях радикалов (ион-радикалы 2S+, 2A– , 2S–, 2A+; свободные радикалы °S+, °A–, °S–, °A+) взаимодействуют с молекулярным кислородом, образуя АФК, такие, как °OH, HO2°, °O2–, H2O2 (Залесский В.Н., Великая Н.В., 2003). Установлено, что длина свободного пробега таких радикалов в клетках дрожжей составляет порядка 3 нм. Радикал °OH диффундирует на 2,1–14 нм в ядрах клеток асцитной карциномы Эрлиха и 6,1 нм — в клетках HL-60 (Li H. et al., 1999). Малые величины длины свободного пробега этих радикалов объясняются их чрезвычайно высокой реакционной способностью по отношению к компонентам живой клетки.
В экспериментальных исследованиях обычно выявляют оба типа реакций в живых клетках и опухолях. Тканевая гипоксия, обусловленная сеансом ФДТ, может приводить к замене реакций II типа на реакции I типа. Смена преобладающего типа образующихся при ФДТ радикалов может существенно повлиять не только на эффективность процесса, но и изменить характер ответа облучаемой клетки. Один и тот же ФС — бенгальский розовый — способен при облучении в видимом диапазоне генерировать 1O2 и запускать апоптоз в клетках HL-60, тогда как при его УФ-облучении (UV-B) формируются радикальные продукты, приводящие к образованию липидных радикалов, но не отмечается развитие апоптоза (Kochevar I.E. et al., 2000).
Трудно выделить тип биомолекул, характеризующихся повышенной чувствительностью к цитотоксическому действию АФК, хотя некоторые из их компонентов более подвержены окислению. Известно, что почти все белки фотоокисляются. Однако только пять из 20 аминокислот, входящих в состав природных белков — цистеин, метионин, гистидин, тирозин и триптофан, — являются наиболее чувствительными к такому виду окисления. Пурины фотоокисляются легче, чем пиримидины. Оказалось, что фотоиндуцированное повреждение гуанина в составе нуклеиновых кислот является причиной одно- и двунитевых разрывов ДНК. Молекулы липидов, содержащие ненасыщенные жирные кислоты, а также стероиды, токоферолы и свободные ненасыщенные жирные кислоты легко подвергаются фотоокислению. Многие другие биологически важные молекулы, например аскорбиновая кислота, биотин, фолиевая кислота, глутатион, эффективно окисляются в присутствии ФС. По-видимому, ФС способны неспецифически повреждать многие типы биологически важных молекул, причем их цитотоксическое действие опосредовано АФК, свободный пробег которых не превышает десятков нанометров. ФС являются локально действующими лекарственными средствами, эффективность которых обусловлена их сферой действия, превышающей 40 нм (Владимиров Ю.А., 1998).
ОСОБЕННОСТИ ВНУТРИКЛЕТОЧНОГО ТРАНСПОРТА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ФС IN VITRO И IN VIVO
Распределение ФС внутри клетки должно зависеть от пути их проникновения в клетку, а также от физико-химических свойств: гидрофобности/гидрофильности, типа, числа и расположения заряженных групп, количества ароматических колец в молекуле ФС, присутствия центрального атома в тетрапиррольной структуре и т.д. В эксперименте in vivo ФС взаимодействуют с белками крови — липопротеинами, в результате чего их проникновение в определенные клетки обусловливается не только свойствами самих ФС, но и характеристикой ФС-переносящих компонентов крови. Таким образом, возможно перераспределение ФС между содержащими их липосомами, эмульсиями или комплексами, введенными в организм, и компонентами крови (Larroque C. et al., 1996; Schmidt-Erfurth U. et al., 1997). В связи с этим наблюдаемое внутриклеточное перераспределение ФС in vitro не всегда отражает ситуации in vivo. Даже наличие сыворотки в среде инкубации клеток с ФС способно изменить тип проникновения их в клетки, их внутриклеточное распределение и эффективность фотодинамического действия. Типичным примером этого является изменение способа входа в клетку и, соответственно, локализации гиперицина и 1,3,4,6-тетраоксифенилантрона (Siboni G. et al., 2002). Эти гидрофобные ФС, поступая в клетку путем диффузии и распределяясь по клеточным мембранам, оказываются в основном в эндоплазматическом ретикулуме (Uzdensky A.B. et al., 2001; Siboni G. et al., 2002), в то время как добавление сыворотки или же обогащение среды липопротеинами низкой плотности приводит к преимущественному накоплению таких ФС в лизосомах (Siboni G. et al., 2002).
Преимущественная локализация ФС на поверхности клетки или в ее внутреннем пространстве может определять степень их фотоцитотоксичности, эффективность фотодинамического повреждения и тип гибели клетки (Kessel D., Poretz R.D., 2000; Uzdensky A.B. et al., 2001; Hsieh Y.J. et al., 2003). В качестве примера можно привести эксперименты с использованием сульфированных мезотетрафенилпорфинов, содержащих различное число сульфогрупп (Berg K. et al., 1990) и тетрафенил-порфинсульфоната (Zalessky V.N. et al., 1989) на клетках карциномы человека линии NHIK 3025 и солидного рака Эрлиха. ФС, попавшие в клетку, характеризовались большей фотоцитотоксичностью, чем ФС, связанные с поверхностью клеточной мембраны. В культивируемых клетках менингеомы ди- и тетрасульфопроизводные фталоцианина алюминия накапливаются в лизосомах, в то время как сам фталоцианин алюминия диффузно распределяется по цитоплазме (Weizman E. et al., 2000). Лизосомы клеток карциномы молочной железы мыши линии EMT 6 накапливали ФС — тексафирин лютеция (lutetium texaphyrin).
Темопорфин [temoporfinum (лат.), temoporfin (англ.); торговое название — Foscan] — 5,10,15,20-тетра-(м-гидроксифенил)хлорин [5,10,15,20-tetra-(m-hydroxyphenyl)chlorine (mTHPC)] — один из интенсивно изучаемых в последние годы ФС второго поколения, диффузно распределяется по цитоплазме клеток фибросаркомы RIF-1 и аденокарциномы толстой кишки HT 29 в культуре (Teiten M.H. et al., 2003). Он накапливается в эндоплазматическом ретикулуме и аппарате Гольджи клеток аденокарциномы (MCF-7). В ряде клеточных линий темопорфин, однако, помимо диффузного распределения в цитоплазме, также накапливается в митохондриях клеток (HK 1 и CNE 2) и в лизосомах клеток (линии Colo 201) (Leung W.N. et al., 2002).
Наиболее часто используемый в практике ФС — порфимер натрий [porfimerum natricum (лат.), porfimer sodium (англ.); торговое название — Photofrin] — помимо связывания с плазматическими мембранами, проникает в клетку путем диффузии и локализуется в аппарате Гольджи (Hsieh Y.J. et al., 2003) или в митохондриях (Weizman E. et al., 2000), тогда как N-моноаспартил-хлорин е6 эндоцитируется и локализуется в лизосомах (Tong Z. et al., 2000). Протопорфирин IX, образующийся из 5-аминолевулиновой кислоты, введенной в клетку, локализуется как в околоядерном пространстве, так и в митохондриях (Tong Z. et al., 2000), в то время как экзогенный протопорфирин IX обнаруживается в лизосомах/эндосомах (агрегированные ФС) или на внешней мембране (мономерная форма). Протопорфирин IX, синтезированный в клетке, взаимодействует с бензодиазепиновым рецептором, обладающим высоким сродством к дикарбоновым порфиринам, что и определяет эффективность фотоцитотоксического действия (Verma A. et al., 1998).
Изложенное, однако, далеко не полностью отражает картину, поскольку прямые измерения фоточувствительности отдельных частей клетки при помощи инкубации с различными ФС и последующим облучением лазерным микролучом дают возможность утверждать, что места локализации ФС в цитоплазме не являются наиболее чувствительными внутриклеточными мишенями при ФДТ. Исследования двух различных ФС — Photofrin II и тексафирина лютеция, применяемых на трех линиях клеток различного происхождения — эпидермоидной карциномы гортани человека Hep-2, клеток эндотелия легочной артерии коровы (CPAE) и клеток почки кенгуровой крысы (PTK2), — показали, что наибольшей чувствительностью к фотоповреждению обладают ядра клеток, а не околоядерная или периферическая часть цитоплазмы. Важно отметить, что наибольшая чувствительность ядер к фотодинамическому действию наблюдалась, несмотря на то, что флуоресценция соответствующих ФС в ядрах этих клеток практически не регистрировалась. Ядерная и околоядерная части клетки оказались наиболее чувствительными к фотодинамическому действию и при изучении фототоксического эффекта образующегося из аминолевулиновой кислоты протопорфирина IX (Tong Z. et al., 2000).
СПОСОБЫ НАПРАВЛЕННОЙ ВНУТРИКЛЕТОЧНОЙ ДОСТАВКИ ФС
В настоящее время, наряду с синтезом новых ФС с более эффективным и избирательным фототерапевтическим потенциалом, начаты разработки новых носителей: липосом, полимеров, микросфер и других, которые способны перенаправлять ФС соответствующим мишеням и повышать резерв их фотоцитотоксического действия.
Включение ФС в липосомы заметно усиливает их фототоксичность (Reddi E., 1997). ФС, попавшие в кровоток в составе липосом, достигают клеток в комплексе с липопротеинами плазмы крови (Levy J.G., 1995). То же происходит и с ФС, введенными в организм в виде эмульсии (Konan Y.N. et al., 2002). Применение такого средства транспортировки, как микросферы или наночастицы (Konan Y.N. et al., 2003a, b), облегчает внутриклеточную доставку ФС в фаголизосомы. Ковалентное присоединение хлорина е6 к полистирольным микросферам размером в 1 мкм позволяет ФС попадать в клетки карциномы мочевого пузыря человека (MGH-U1) путем фагоцитоза (Bachor R. et al., 1991). Флуоресценция ФС, присоединенного к микросферам, была обнаружена в фагосомах, тогда как свободный хлорин е6 находился в различных клеточных мембранах, но не в цитоплазме, ядре или в лизосомах.
Увеличение специфичности фотодинамического действия достигается путем создания конъюгатов ФС с лигандами или антителами, специфичными к рецепторам или антигенам на поверхности раковых клеток. В частности, проводятся исследования по созданию конъюгатов различных ФС-содержащих моноклональных антител к специфическим антигенам опухолевых клеток для повышения селективности взаимодействия с поверхностью раковой клетки, точности доставки и эффективности действия ФС, а также фотоиндуцированного клеточного лизиса (Vrouenraets M.B. et al., 1999; 2000; 2001).
Использование иммунолипосом также повышало эффективность ФС, конъюгированных с антителами, благодаря проникновению в клетки-мишени. Сравнение конъюгатов с антителами и монослойных иммунолипосом с сульфированным фталоцианином алюминия свидетельствует, что фотодинамическая активность иммунолипосом в клетках карциномы мочевого пузыря in vitro в 13 раз выше, чем конъюгата ФС-антитела (Morgan J., Oseroff A.R., 2001).
Еще один подход, приобретающий все большую популярность, состоит в использовании конъюгатов, включающих в себя ФС и адресный интернализуемый лиганд. Присоединение ФС к макромолекулярному интернализуемому лиганду позволило достичь не только специфичности введения в клетку, но иногда даже специфичности его внутриклеточного распределения. Эксперименты на культурах клеток показали, что такой подход может значительно усиливать эффект действия ФС (Ахлынина Т.В. и соавт., 1990). Так, использование конъюгата хлорина е6 с конканавалином А увеличивало фотодинамическое повреждение фибробластов человека in vitro.
Для фотодинамического действия важным фактором является также судьба конъюгата внутри клетки. Лиганд, попавший в клетку путем рецепторопосредованного эндоцитоза, может затем возвращаться на ее поверхность (рециркуляция) или доставляться в другие компартменты клеточной системой сортировки (Harada S. et al., 1999). Выявлено, что система доставки ФС (включая инсулин в качестве интернализуемого лиганда, часть которого может затем достигать ядра (Vrouenraets M.B. et al., 2001), и хлорин е6, ковалентно присоединенные к молекуле бычьего сывороточного альбумина) обладает высокой эффективностью на клетках гепатомы PLC/PRF 5 человека (Akhlynina T.V. et al., 1995).
Очевидно, что интернализация лиганда (или конъюгата) клеткой-мишенью, включающей его в свой состав, является необходимым, но не достаточным условием повреждения самого уязвимого компартмента клетки — ядра. Для этой цели применяется механизм направленного внутриклеточного транспорта, обеспечивающего селективную доставку макромолекул. В этой связи представляет интерес рассмотрение особых белковых молекул — «сигналов внутриклеточной локализации» и путей, которыми эти белки направляются в ядро (как это отмечалось ранее) — наиболее чувствительный к действию АФК клеточный компартмент (Tong Z. et al., 2000).
Весь транспорт в ядро, как пассивный, так и активный, осуществляется через комплекс ядерной поры. Он состоит из большого количества субъединиц, образующих цилиндрическую структуру, пронизывающую ядерную мембрану и снабженную фибриллами со стороны цитоплазмы. Как следует из названия, комплекс ядерной поры образует канал для пассивного транспорта, молекулярное сито, через которое путем диффузии проходят белки меньше 40–45 кД. Для белков свыше 45 кД требуется специальный адресный сигнал (аминокислотная последовательность). Например, для импорта белков необходим сигнал ядерной локализации (СЯЛ) (Джонсон А., 2004). Роль СЯЛ в импорте белков в ядро напоминает роль лиганда в лиганд-рецепторном взаимодействии: СЯЛ «узнается», то есть специфически связывается с особыми белками-импортинами. Данные эксперимента (Akhlynina T.V. et al., 1997) свидетельствуют о том, что доставка ФС-содержащих конструкций в ядро клеток-мишеней за счет включения в их состав СЯЛ приводит к повышению фотодинамической активности более чем в 2000 раз по сравнению с исходной (хлорин е6). Это подтверждено результатами независимого исследования других авторов (Bisland S.K. et al., 1999). Адресная система внутриклеточной доставки, состоящая из наиболее перспективной СЯЛ-содержащей конструкции P-10-(хлорин е6)-инсулин и аденовируса Ad 5, значительно больше накапливалась в ядре, что приводило к возрастанию ее фотодинамической активности (Akhlynina T.V. et al., 1999). Приведенные выше данные свидетельствовали о том, что доставка ФС в ядра клеток-мишеней повышает их цитотоксический эффект, что подтверждало гипотезу о гиперчувствительности клеточного ядра к фотодинамическому повреждению (Oleinick N.L. et al., 1998; Tong Z. et al., 2000; Залесский В.Н., Дынник О.Б., 2003; Залесский В.Н. и соавт., 2004). Однако точный механизм клеточной гибели, индуцированной фотоповреждениями ядра при такой доставке ФС, пока не изучен.
Сравнительно недавно обнаружено, что альтернативой дорогостоящему химическому синтезу СЯЛ-содержащих конструкций может стать использование современных молекулярно-биологических методов, позволяющих получать рекомбинантные модульные полипептиды, экспрессируемые в E. coli. Модульные рекомбинантные транспортеры (MPT) для ФС, содержащие: 1) α-меланоцитстимулирующий гормон (МСГ) в качестве лигандного модуля, интернализуемого клетками-мишенями; 2) оптимизированный СЯЛ Т-аg; 3) гемоглобиноподобный белок Нmр E. сoli в качестве модуля носителя и 4) модуль с эндосомолитическим полипептидом — транслокационным доменом (D Tox) дифтерийного токсина (Розенкранц А.А. и соавт., 2003; Rosenkranz A.A. et al., 2003). Принцип модульности был применен и к дизайну генных конструкций. Результаты исследования фотоцитотоксического действия на клетки меланомы B16-F1 у мышей свидетельствуют, что включение ФС в состав МРТ многократно повышает их эффективность. Концентрация полумаксимального действия D Tox-Нmр-СЯЛ-МСГ-(бактериохлорин p6) на этих клетках была в 230 раз ниже, чем свободного бактериохлорина p6. Свободный бактериохлорин p6 оказывал фотоцитотоксическое действие на фибробласты примерно в том же диапазоне концентраций, что и на клетки меланомы B16-F1 (Rosenkranz A.A. et al., 2003). Причем ФС, присоединенные к МРТ, характеризовались существенно более выраженной цитотоксичностью, чем свободные немодифицированные ФС (Розенкранц А.А. и соавт., 2003).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Изложенное свидетельствует о том, что существует принципиальная возможность разработки высокоэффективных молекулярных конструкций, состоящих из нескольких функциональных модулей, которые бы обеспечивали их специфичное связывание с клетками, интернализацию, выход из внутриклеточных везикул и доставку всей конструкции в ядро. Следует отметить, что несмотря на высокую эффективность систем адресной внутриклеточной доставки, подтвержденную в экспериментах in vitro, сделаны лишь первые шаги на пути получения лекарственных препаратов для терапии, основанной на таком принципе. Описанные МРТ, способные транспортироваться в заданные компартменты клеток-мишеней и тем самым усиливать действие переносимых ими лекарств, могут представлять собой, по нашему мнению, новое поколение фармакологических агентов широкого назначения.
ЛИТЕРАТУРА
Ахлынина Т.В., Гулак П.В., Серебрякова Н.В. и др. (1990) Фотодинамическая активность хлорин e6 в клеточной культуре. Бюл. эксперим. биол. и мед., 109: 150–152.
Бобров В.А., Залесский В.Н. (1990) Лазерная фотосенсибилизированная терапия в кардиологии. Терапевт. арх., 62(9): 145–147.
Владимиров Ю.А. (1998) Свободные радикалы в первичных фотобиологических процессах. Биол. мембраны, 15: 517–529.
Джонсон А. (2004) Молекулярна біологія клітини, 4-е вид. (Пер. з англ.). НАУТІЛУС, Львів, 640 с.
Залесский В.Н., Великая Н.В. (2003) Механизмы цитотоксических эффектов активных форм кислорода (АФК) и развитие апоптоза. Совр. пробл. токсикол., 1: 11–17.
Залесский В.Н., Возианов С.А., Дынник О.Б. (2004) Фотодинамическая терапия: этапы развития и изучения механизмов действия. Журн. АМН Украины, 10(4): 808–824.
Залесский В.Н., Гордиенко В.И. (1987) Инактивация опухолевых клеток порфириновыми фотосенсибилизаторами — основа лазерной фотодинамической терапии опухолей. Врач. дело, 5: 98–102.
Залесский В.Н., Дынник О.Б. (2003) Апоптоз и цитотоксические эффекты фотосенсибилизации. Совр. пробл. токсикол., 4: 38–43.
Залесский В.Н., Фильченков А.А. (2004) Апоптоз клеток опухолей желудочно-кишечного тракта при фотодинамической терапии. Вопр. онкол., 1: 5–21.
Розенкранц А.А., Лунин В.Г., Сергиенко О.В. и др. (2003) Направленная доставка локально действующих соединений. Генетика, 39(2): 259–268.
Akhlynina T.V., Jans D.A., Rosenkranz A.A., Statsyuk N.V., Balashova I.Y., Toth G., Pavo I., Rubin A.B., Sobolev A.S. (1997) Nuclear targeting of chlorin e6 enhances its photosensitizing activity. J. Biol. Chem., 272(33): 20328–20331.
Akhlynina T.V., Jans D.A., Statsyuk N.V., Balashova I.Y., Toth G., Pavo I., Rosenkranz A.A., Naroditsky B.S., Sobolev A.S. (1999) Adenoviruses synergize with nuclear localization signals to enhance nuclear delivery and photodynamic action of internalizable conjugates containing chlorin e6. Int. J. Cancer, 81(5): 734–740.
Akhlynina T.V., Rosenkranz A.A., Jans D.A., Sobolev A.S. (1995) Insulin-mediated intracellular targeting enhances the photodynamic activity of chlorin e6. Cancer Res., 55(5): 1014–1019.
Aveline B.M., Redmond R.W. (1998) Exclusive free radical mechanisms of cellular photosensitization. Photochem. Photobiol., 68(3): 266–275.
Bachor R., Shea C.R., Belmonte S.J., Hasan T. (1991) Free and conjugated chlorin E6 in the photodynamic therapy of human bladder carcinoma cells. J. Urol., 146(6): 1654–1658.
Berg K., Bommer J.C., Winkelman J.W., Moan J. (1990) Cellular uptake and relative efficiency in cell inactivation by photoactivated sulfonated meso-tetraphenylporphines. Photochem. Photobiol., 52(4): 775–781.
Bisland S.K., Singh D., Gariepy J. (1999) Potentiation of chlorin e6 photodynamic activity in vitro with peptide-based intracellular vehicles. Bioconjug. Chem., 10(6): 982–992.
Chou T.M., Woodburn K.W., Cheong W.F., Lacy S.A., Sudhir K., Adelman D.C., Wahr D. (2002) Photodynamic therapy: applications in atherosclerotic vascular disease with motexafin lutetium. Catheter Cardiovasc. Interv., 57(3): 387–394.
Foote C.S. (1991) Definition of type I and type II photosensitized oxidation. Photochem. Photobiol., 54(5): 659–668.
Harada S., Smith R.M., Jarett L. (1999) Mechanisms of nuclear translocation of insulin. Cell Biochem. Biophys., 31(3): 307–319.
Hsieh Y.J., Wu C.C., Chang C.J., Yu J.S. (2003) Subcellular localization of Photofrin determines the death phenotype of human epidermoid carcinoma A431 cells triggered by photodynamic therapy: when plasma membranes are the main targets. J. Cell. Physiol., 194(3): 363–375.
Kessel D., Poretz R.D. (2000) Sites of photodamage induced by photodynamic therapy with a chlorin e6 triacetoxymethyl ester (CAME). Photochem. Photobiol., 71(1): 94–96.
Kochevar I.E., Lynch M.C., Zhuang S., Lambert C.R. (2000) Singlet oxygen, but not oxidizing radicals, induces apoptosis in HL-60 cells. Photochem. Photobiol. 72(2): 548–553.
Konan Y.N., Berton M., Gurny R., Allemann E. (2003a) Enhanced photodynamic activity of meso-tetra(4-hydroxyphenyl)porphyrin by incorporation into sub-200 nm nanoparticles. Eur. J. Pharm. Sci., 18(3–4): 241–249.
Konan Y.N., Cerny R., Favet J., Berton M., Gurny R., Allemann E. (2003b) Preparation and characterization of sterile sub-200 nm meso-tetra(4-hydroxylphenyl)porphyrin-loaded nanoparticles for photodynamic therapy. Eur. J. Pharm. Biopharm., 55(1): 115–124.
Konan Y.N., Gurny R., Allemann E. (2002) State of the art in the delivery of photosensitizers for photodynamic therapy. J. Photochem. Photobiol. B, 66(2): 89–106.
Larroque C., Pelegrin A. van Lier J.Е. (1996) Serum albumin as a vehicle for zinc phthalocyanine: photodynamic activities in solid tumour models. Br. J. Cancer, 74(12): 1886–1890.
Leung W.N., Sun X., Mak N.K., Yow C.M. (2002) Photodynamic effects of mTHPC on human colon adenocarcinoma cells: photocytotoxicity, subcellular localization and apoptosis. Photochem. Photobiol., 75(4): 406–411.
Levy J.G. (1995) Photodynamic therapy. Trends Biotechnol., 13(1): 14–18.
Li H., Jacque A., Wang F., Byrnes R.W. (1999) Diffusion distances of known iron complexes in model systems. Free Radic. Biol. Med., 26(1–2): 61–72.
Morgan J., Oseroff A.R. (2001) Mitochondria-based photodynamic anti-cancer therapy. Adv. Drug Deliv. Rev., 49(1–2): 71–86.
Oleinick N.L., Evans H.H. (1998) The photobiology of photodynamic therapy: cellular targets and mechanisms. Radiat. Res., 150 (Suppl. 5): S146–156.
Reddi E. (1997) Role of delivery vehicles for photosensitizers in the photodynamic therapy of tumours. J. Photochem. Photobiol. B, 37(3): 189–195.
Rosenkranz A.A., Lunin V.G., Gulak P.V., Sergienko O.V., Shumiantseva M.A., Voronina O.L., Gilyazova D.G., John A.P., Kofner A.A., Mironov A.F., Jans D.A., Sobolev A.S. (2003) Recombinant modular transporters for cell-specific nuclear delivery of locally acting drugs enhance photosensitizer activity. FASEB J., 17(9): 1121–1123.
Schmidt-Erfurth U., Diddens H., Birngruber R., Hasan T. (1997) Photodynamic targeting of human retinoblastoma cells using covalent low-density lipoprotein conjugates. Br. J. Cancer, 75(1): 54–61.
Siboni G., Weitman H., Freeman D., Mazur Y., Malik Z., Ehrenberg B. (2002) The correlation between hydrophilicity of hypericins and helianthrone: internalization mechanisms, subcellular distribution and photodynamic action in colon carcinoma cells. Photochem. Photobiol. Sci., 1(7): 483–491.
Teiten M.H., Bezdetnaya L., Morliere P., Santus R., Guillemin F. (2003) Endoplasmic reticulum and Golgi apparatus are the preferential sites of Foscan localisation in cultured tumour cells. Br. J. Cancer, 88(1): 146–152.
Tong Z., Singh G., Rainbow A.J. (2000) The role of the p53 tumor suppressor in the response of human cells to photofrin-mediated photodynamic therapy. Photochem. Photobiol., 71(2): 201–210.
Uzdensky A.B., Ma L.W., Iani V., Hjortland G.O., Steen H.B., Moan J. (2001) Intracellular localisation of hypericin in human glioblastoma and carcinoma cell lines. Lasers Med. Sci., 16(4): 276–283.
Verma A., Facchina S.L., Hirsch D.J., Song S.Y., Dillahey L.F., Williams J.R., Snyder S.H. (1998) Photodynamic tumor therapy: mitochondrial benzodiazepine receptors as a therapeutic target. Mol. Med., 4(1): 40–45.
Vrouenraets M.B., Visser G.W., Loup C., Meunier B., Stigter M., Oppelaar H., Stewart F.A., Snow G.B., van Dongen G.A. (2000) Targeting of a hydrophilic photosensitizer by use of internalizing monoclonal antibodies: A new possibility for use in photodynamic therapy. Int. J. Cancer, 88(1): 108–114.
Vrouenraets M.B., Visser G.W., Stewart F.A., Stigter M., Oppelaar H., Postmus P.E., Snow G.B., van Dongen G.A. (1999) Development of meta-tetrahydroxyphenylchlorin-monoclonal antibody conjugates for photoimmunotherapy. Cancer Res., 59(7): 1505–1513.
Vrouenraets M.B., Visser G.W., Stigter M., Oppelaar H., Snow G.B., van Dongen G.A. (2001) Targeting of aluminum (III) phthalocyanine tetrasulfonate by use of internalizing monoclonal antibodies: improved efficacy in photodynamic therapy. Cancer Res., 61(5): 1970–1975.
Weizman E., Rothmann C., Greenbaum L., Shainberg A., Adamek M., Ehrenberg B., Malik Z. (2000) Mitochondrial localization and photodamage during photodynamic therapy with tetraphenylporphines. J. Photochem. Photobiol. B, 59(1–3): 92–102.
Zalessky V.N. (1992) Photodynamic selection of sensitizing agent in the area of easer therapy of myocardial arrythmogenic foci. Lasers Med. Sci., 7(2): 191–192.
Zalessky V.N., Bass T.Yu., Egorova G.D. et al. (1989) Argon laser treatment of solid Erlich carcinoma sensitized with of some porphyrin compounds. Lasers Med. Sci., 4(4): 265–268.
>МОЛЕКУЛЯРНА МЕДИЦИНА: ТРАНСФОРМАЦІЯ ПРОЦЕСІВ ВНУТРІШНЬОКЛІТИННОЇ РЕЛОКАЛІЗАЦІЇ ФОТОСЕНСИБІЛІЗАТОРІВ ЯК РЕЗЕРВ ЕФЕКТИВНОСТІ ЇХ ФОТОЦИТОТОКСИЧНОЇ ДІЇРезюме. Описано деякі фізико-хімічні властивості фотосенсибілізаторів (ФС), що застосовують для фотодинамічної терапії раку, захворювань серця і судин. Проаналізовано розробки зі спрямованої доставки ФС (механізми цитоплазменно-ядерного транспорту). Охарактеризовано особливості внутрішньоклітинної селективності і значного посилення фотоцитотоксичності ФС у складі комплексів з модульними поліпептидами-транспортерами, що становлять нове покоління спрямованої доставки лікарських сполук.
Ключові слова:фотодинамічна терапія, фотосенсибілізатори, модульні рекомбінантні транспортери, молекулярні конструкції, системи адресної внутрішньоклітинної доставки, фотоцитотоксична дія
Summary. The main physicochemical properties of photosensitizers (PS) used in the photodynamic therapy of cancer, cardiovascular diseases are analyzed. The scientific researches of selective delivery of PS into the nuclei of target cells (the mechanisms of nucleo-cytoplasmic transport) are reviewed. Intracellular specificity of the PS and their significant enhancement of photocytotoxicity delivered by polypeptide-module transporters (represented a new generation of pharmaceuticals for target drug delivery) are demonstrated.
Key words: photodynamic therapy, photosensitizers, polypeptide-module transporters, molecular construction, intracellular delivery systems, photocytotoxicity
