Kísérleti
és terápiás
Gyógyszer

  • Journal Home
  • Jelenlegi probléma
  • Közelgő kérdés
  • Legolvasottabb
  • Legtöbbször idézett (dimenziók)
    • Az elmúlt két év
    • Teljes
  • Legtöbbször idézett (CrossRef)
    • Az elmúlt év 0
    • Teljes
  • Közösségi média
    • Múlt hónap
    • Múlt év
    • Teljes
  • Archívum
  • Információ
  • Online benyújtás
  • Információ a szerzőknek
  • Nyelv szerkesztése
  • Információ a bírálók számára
  • Szerkesztési irányelvek
  • Szerkesztőbizottság
  • Célok és hatály
  • Kivonatolás és indexelés
  • Bibliográfiai információk
  • Információ a könyvtárosoknak
  • Információ a hirdetők számára
  • Újranyomtatások és engedélyek
  • Lépjen kapcsolatba a szerkesztővel
  • Általános információ
  • A Spandidosról
  • Konferenciák
  • Munkalehetőségek
  • Kapcsolatba lépni
  • Felhasználási feltételek
  • Szerzői:
    • Qi Xiao
    • Tianming Chen
    • Shilin Chen

  • Ezt a cikket a következők említik:

    Absztrakt

    Bevezetés

    A rák a halálozási esetek egyik vezető oka világszerte (1). A műtét hatékony módszer a szilárd daganatok eltávolítására, a rákos betegek több mint 50% -ánál évente műtétet végeznek (2). Valójában a daganat műtéti eltávolítása a legtöbb szilárd tumor típusának gyógyulási arányát 4–11-szeresére növelheti (3).

    fluoreszcens

    A hiányos reszekció, így a pozitív tumor margók vagy a nyirokcsomók metasztatikus ráksejtjei miatt a betegség teljes kiürülésének elmaradása a daganatos műtétek egyik legnagyobb kihívása, és a műtétek 20–60% -ában fordul elő (2). A daganatsejtek elterjedhetnek távoli gazda szövetekben, ami metasztatikus betegséghez vezethet, ami a rákos betegek halálozásának egyik jól ismert oka (4). A kezelést követően magas metasztázisszint és a rák kiújulása figyelhető meg az elsődleges tumor széleinek hiányos eltávolítása miatt (4). A műtét különböző kihívásokkal jár, beleértve a kis elváltozások azonosítását, az áttétek felkutatását, valamint a teljes tumor eltávolítás megerősítését (5–9).

    Passzív fluoreszcens festék indocianinzöld (ICG)

    1.ábra.

    Az indocianinzöld szerkezete.

    A daganatban az ICG felhalmozódásának mechanizmusa továbbra is megfoghatatlan. Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy az ICG hepatobiliaris kiválasztódáson megy keresztül (25–28). Az ICG májba történő kiválasztása, majd az epe hatással lehet a clearance-ére a különböző típusú daganatokban. A májdaganatok esetében feltételezzük, hogy a májsejteken expresszált szerves aniont szállító polipeptidek, transzporterfehérjék és intracelluláris transzporterfehérjék a tumor kontrasztját eredményezik (24,29). Nem májdaganatok esetében a fokozott permeabilitás és retenciós (EPR) hatás az elsődleges mechanizmus az ICG felhalmozódásának szilárd karcinómákban (30–33). Az EPR-mechanizmust összefüggésbe hozták olyan tumoros környezettel, mint például a vérnyomás, a pH, az érrendszeri endothelsejtek szétválasztása, a helyi prosztaglandin- és bradykininszintek különbségei és a nyirokerekben az angiogenezis hiánya (24,34).

    Matsumura és Maeda (35) először 1986-ban írta le, az endothelsejtekben ismertetett EPR-hatás a kismolekulák, például az ICG szisztematikus és passzív felhalmozódásához vezet a tumor erek falában. A daganat mikrokörnyezetébe kerülve a festékmolekulák megmaradnak a globális tulajdonságok, beleértve az alakot, a méretet, a töltést és a polaritást, és nem a tumor-specifikus ligandum-receptor kölcsönhatás mechanizmusa miatt (36).

    Az ICG molekulaszerkezete hidrofil és hidrofób részeket tartalmaz (37). A benne rejlő kémiai szerkezet által vezérelt ICG kölcsönhatásba lép a lipoproteinnel (LP) és a foszfolipidekkel (38). Az ICG kombinálódik az LP-vel az emberi vérkeringésben (39–41). Az LP kölcsönhatásba lép az ICG hidrofil végével, és komplexet (ICG-LP) képez, amelynek fokozott affinitása van a hidrofób csoportokhoz. A nekrózis során a foszfolipidek hidrofób farkait tesszük ki, és megfigyelhetjük az ICG-LP affinitásának változását a repedt lipidréteghez (2. ábra) (37). Ezenkívül bizonyos betegségek, beleértve a rosszindulatú daganatokat, gyulladásokat vagy traumákat, növelhetik az erek permeabilitását, lehetővé téve az ICG-LP komplexek behatolását az egészséges erek falába (39,42).

    2. ábra.

    Normál lipid kétréteg vs. nekrotikus lipid kettős réteg. A nekrózis feltárja a foszfolipidek hidrofób farkait. Az indocianin-zöld-lipoprotein kifejezett affinitást mutat a megrepedt kétrétegű lipid foszfolipidjeihez.

    Onda és munkatársai (43) feltárták, hogy az alkalmazás után 30 perccel az ICG-t daganatsejtekbe integrálták, ahol legalább 24 órán át megmaradtak. Normál szövetben gyors kiürülés történt. A 2- (N- (7-nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-il) amino) -2-dezoxi-glükóz közelében az ICG gyors, nem szövetspecifikus extravazációt mutatott ki, valószínűleg a reverzibilis nem kovalens kölcsönhatások a szérumfehérjékkel, például az albuminnal, amelyek olyan EPR-hatásokat mutatnak, amelyek hozzájárulnak az ICG felhalmozódásához a daganatszövetben (30–33).

    Azt is jelezték, hogy az ICG intracelluláris felhalmozódása növekedhet a hőmérséklet növekedésével; a szerzők azt is felvetették, hogy az ICG a sejtmembránhoz kötődve felszívódhat a sejtekben (43). Két molekula befolyásolhatja az ICG felvételének folyamatát: a foszfolipidek és a Pitstop2. Az ICG azon képessége, hogy kölcsönhatásba lépjen a foszfolipidekkel, lehetővé teszi a sejtmembránhoz való kötődését, majd a sejtek felveszik az ICG-t; A Pitstop2, a rácsfehérjétől függő endocitózis-gátló, az extracelluláris molekulák sejtmembránhoz történő kötésével aktiválódik, és gátolja az ICG felvételét (44). Továbbá a szerzők azt ajánlották, hogy az ICG a sejtmembránhoz kötődve szívódhasson fel a sejtekbe (43).

    A fluoreszcens képalkotás ellentmondásos eredményei gyakran a daganat típusától, a stádiumtól és a mikrokörnyezettől függenek. Az ICG által kibocsátott fluoreszcencia csak 5–10 mm-t hatol be a szövetbe, így a daganat mélysége befolyásolja a képalkotási eredményt (45). Hill és munkatársai (46) kijelentették, hogy az emberi leukocita antigén (HLA) természetes, biológiailag lebontható anyag; A HLA-ba töltött ICG (0,0026–0,0052 mmol, 2,0–4,0 mg) nanorészecskévé válhat. Hill és munkatársai (46) azt is jelezték, hogy a tumor kontrasztja az ICG nanorészecskékkel szignifikánsan javult a rendszeres ICG alkalmazásához képest. Ez azt jelzi, hogy az ICG mérete befolyásolhatja a fluoreszcencia kép eredményeit.

    Az elmúlt öt évben publikált tanulmányok PubMed elemzését szöveti vagy sejttípusonkénti ICG-műtét alkalmazásával mutatjuk be a 3. ábrán. A májrák mutatja a legnagyobb publikációs számot, amely leírja az ICG alkalmazását a műtétben, majd emlő- és méhnyakrákot. Az ICG műtéten történő alkalmazását leíró publikációk 2011 és 2016 között növekedtek, amint azt a 4. ábra is jelzi.

    3. ábra.

    A PubMed szerint 2011 és 2016 között megjelent dolgozatok száma, amelyek leírják az indocianinzöld alkalmazását műtéti útmutatásként különböző típusú daganatok esetében.

    4. ábra.

    A PubMed szerint 2011 és 2016 között megjelent dolgozatok száma, amelyek leírják az indocianinzöld használatát a műtét irányításához idővel.

    „Pro-dye” fluoreszkáló szer 5-ALA

    Az 5-aminolevulinsav (5-ALA; 5. ábra) egy nem fehérje aminosav, amely a porfirin bioszintézis előfutára (47,48). Az 5-ALA fluoreszcens ágensként való működése a fényérzékeny protoporfirin-IX (PpIX) felhalmozódásából fakad, amely egy meghatározott hullámhossznak kitéve külön fluoreszcencia-spektrumot mutat (49). Vas-vas (Fe 2+) behelyezése révén a PpIX (6. ábra) a hem B-t, a hemoglobin, a mioglobin, a citokrómok, a katalázok és a peroxidázok protetikus csoportját képezi (47). A PpIX fényérzékeny, elnyeli a kék fényt (375–440 nm) és vörös-rózsaszín fluoreszcenciát bocsát ki (

    635 nm) (48-50). Az exogén 5-ALA a leggyakrabban alkalmazott fotoszenzibilizáló molekula a daganatszövet intraoperatív fotodinamikai detektálásában (51), és „pro-festék” fluoreszcens ágenssé válhat a fluoreszcencia-vezérelt műtétekben (FGS) ).

    5. ábra.

    Az 5-aminolevulinsav szerkezete.

    6. ábra.

    A protoporfirin-IX szerkezete.

    Az 5-ALA-kezelést követően javult PpIX fluoreszcencia figyelhető meg különböző daganatos sejtekben és szövetekben (7. ábra), amelyet egy kontrollcsoporttal való összehasonlítással validáltunk (55). Kiterjedt kutatások bebizonyították, hogy a daganatos sejtekben a megnövekedett PpIX fluoreszcencia a tumorral összefüggő különféle tulajdonságok befolyásolásának eredménye lehet, beleértve a hem bioszintézist, a mitokondriális funkciót és a porfirin transzporterek változását (56).

    7. ábra.

    A PubMed szerint 2011 és 2016 között közzétett dolgozatok száma, amelyek leírják az 5-aminolevulinsav alkalmazását műtéti útmutatásként különböző daganattípusok esetében.

    Annak érdekében, hogy egyértelművé váljon, hogy ezek az enzimek differenciáltan expresszálódnak a daganatokban, az I. táblázat (21,58–72) bemutatja a génexpresszióban és az enzimaktivitásban megfigyelt változásokat, amelyek a különböző daganatos szövetek hem bioszintézisének útvonalához kapcsolódnak a normál szövethez képest. A rendelkezésre bocsátott adatok további útmutatóként felhasználhatók annak eldöntéséhez, hogy mely daganat típusok mutathatnak jobb műtéti eredményeket az 5-ALA által közvetített PpIX fluoreszcencia alkalmazásával.

    I. táblázat.

    A hem bioszintézis útjában részt vevő enzimek enzimatikus aktivitásának és génexpressziójának változásai a különböző tumorszövetekben.

    I. táblázat.

    A hem bioszintézis útjában részt vevő enzimek enzimatikus aktivitásának és gén expressziójának változásai a különböző tumorszövetekben.

    Enzimrák típusú hatások
    JAJ Vastagbélrák (58) A génexpresszió lényegesen alacsonyabb
    HCC4017 nem kissejtes tüdőrák (59) A génexpresszió és a fehérje szint növekedett
    Tüdőrák xenograft tumor (59) A fehérjeszint emelkedett
    PBGD Méhnyakrák (60) A génexpresszió és az enzimatikus aktivitás növekedett
    Prosztata rák (61)
    Mellrák (62)
    Meningioma (21)
    Húgyhólyagrák (63) Az enzimatikus aktivitás megnőtt
    Vastagbélrák (64)
    Barrett nyelőcsője (65,66)
    Nyelőcsőrák (55,65)
    UROD Barátvírus által kiváltott eritroleukémia (egerek) (67) A génexpresszió vagy az enzimaktivitás fokozódott a progresszió megindításakor
    Melldaganat (62) Az enzimaktivitás nőtt
    Fej- és nyakrák (68) A génexpresszió fokozódott
    FECH Májrák (69) Az enzimaktivitás csökkent
    Húgyhólyagrák (63) Az enzimaktivitás csökkent
    Vastagbélrák (58,64) A génexpresszió csökkent
    Nyelőcsőrák (58) A génexpresszió csökkent
    Gyomorrák (58) A génexpresszió csökkent
    Rektális rák (58) A génexpresszió csökkent
    Vastagbélrák (58) A génexpresszió csökkent
    Urotheliális rák (70)
    Glioma rák (71)
    Mellrák (72)

    [i] ALAS, 5-amino-levulinsav-szintáz; PBGD, porfobilinogén-deamináz; UROD, uroporfirinogén III dekarboxiláz; FECH, ferrokelatáz.

    A szukcinil-CoA, a PpIX/hem bioszintézis két kiindulási anyagának egyike, a trikarbonsav (TCA) ciklusban termelődő metabolit. A TCA ciklusból származó metabolitok, valamint a mitokondriális NADH felhalmozódásának megakadályozása érdekében kapcsolatot létesítettek a glükóz metabolizmus, a TCA ciklus és a hem bioszintézis között (73). Vagyis a TCA-ciklusban termelt metabolit, a Succinyl-CoA részt vett a PpIX/hem bioszintézis első lépésében.

    A plazmamembránban az ATP-kötő kazetta G-2-alcsoport (ABCG2), egy transzporter, a legfontosabb szerepet tölti be a PpIX transzportjában. Vizsgálatok kimutatták, hogy a megnövekedett ABCG2 aktivitás csökkenti az intracelluláris PpIX szintet az 5-ALA stimulációt követően, és a magas ABCG2 expresszióval vagy aktivitással rendelkező sejtvonalak gyakran csökkent 5-ALA-PpIX fluoreszcenciát mutatnak (84,85). Robey és munkatársai (84) jelezték, hogy az ABCG2 transzport inhibitorok használata fokozza az 5-ALA-PpIX fluoreszcenciát.

    Biomarker-célzott fluoreszkáló festékek

    Számos NIR fluoreszcens festéket fejlesztettek ki és építettek be, például antitestekkel (86,87), nanorészecskékkel (88) vagy nanoanyagokba kapszulázva (89,90), kontrasztanyagként a különböző daganatok molekuláris leképezéséhez (4). A kutatók megállapították, hogy a fibroblaszt aktiváló fehérje (FAP) megemelkedett szintje a sztrómás fibroblasztokban agresszív ráktípusokkal (91–95) jár. Az FAP egy II. Típusú nyálglikoprotein, amely képes hasítani a biológiai peptideket, beleértve a kollagént és a proteolitikus enzimeket, és központi szerepet tölt be a szilárd daganatok agresszivitásában. A FAP többféle rák stromális fibroblasztjában expresszálódik, egészséges szövetekben azonban nem; tumormarkerként használják, amely egyre nagyobb figyelmet keltett (91,96). Rüger és munkatársai (90) az egyláncú anti-FAB antitest fragmensek ellen irányított variábilis fragmenst kapcsolták a kioltott liposzómákra, amelyek új fluoreszcencia diagnosztikai kontrasztfestékké váltak, anti-FAP-IL néven. Anti-FAP-IL antitesteket használtunk a FAP expressziós sejtek és a tumorizom fibroblasztok specifitásának és fluoreszcencia képalkotásának biztosítására egerek xenotranszplantációjában (96).

    A 19.9 szénhidrátantigén (CA19.9) az epitheliális leukocita adhéziós molekulák liganduma, és túlexpresszióját egyes rosszindulatú daganatokban, valamint néhány nem rosszindulatú állapotban (97–101) találták. A CA19.9 vonzó célpont a hasnyálmirigy-duktális adenokarcinóma (PDAC) képalkotásában, annak magas daganatos expressziója miatt, összehasonlítva az egészséges hasnyálmirigy-szövetekkel (102, 103). A CA19.9 biomarkerként történő alkalmazása a PDAC számára számos antitest azonosításához vezetett, beleértve a teljesen humán 5B1 monoklonális antitest jellemzését, amely alacsony nanomoláris affinitással (104–106) kötődik a CA19.9 extracelluláris epitópjaihoz. Tehát Houghton és munkatársai (107) három moduláris eszközt generáltak, köztük 89 Zr- s DFO-5B1, ss FL-5B1 és 89 Zr- s dual-5B1. Ezek a moduláris eszközök megcélozhatják a CA19.9-et, amely fontos molekula számos rák, köztük a PDAC inváziójában és metasztázisában (103). Az eredmények azt mutatták, hogy az értékelt három moduláris eszköz kiváló felvételt mutatott a PDAC CA19.9 pozitív xenográf modelljében, jelezve, hogy mindegyikük valószínűleg javítja a PDAC-ban szenvedő betegek tumorának kimutatási arányát (107).

    A Li és mtsai (108) által szintetizált fluoreszcens arany nanorészecskék kötődnek a diatrizoesavhoz és a nukleolinra célzott AS1411 aptamerhez. Ez egyfajta fluoreszcencia-vezérelt aptamer-célzó szonda. A detektálás látható fluoreszcenciájának biztosítása mellett a próba magas vízoldékonyságot, jó biokompatibilitást és erős röntgensugárzást mutatott a számítógépes tomográfia (CT) kontrasztjavításában. A próbákat intravénásán injektáltuk CL1-5 daganatot hordozó egerekbe, és detektálási kísérleteket hajtottunk végre, amelyek CT-leképezést és fluoreszcencia detektálást tartalmaztak 30 perccel az injekció beadása után. Az eredmények azt mutatták, hogy a fluoreszcens nanorészecske-konjugátumok, amelyeket molekuláris képalkotó szerként használnak a daganat elhelyezkedésének CT-leképezéssel történő jelzésére, szabad szemmel könnyen megfigyelhetők a CT-képeken (108).

    A cisztein proteáz egy másik biomarker, amely a daganatos sejtekben és a daganatot támogató sejteket körülvevő mátrixban nagyon sokféle rákban erősen szabályozott (109). Az fluoreszcens kontrasztanyagok, amelyek hasznosak lehetnek az in vivo dinamikus monitorozáshoz, és amelyeket FGS képalkotási kontrasztanyagaként használnak, javíthatják a daganatok kimutatási arányát (110). A kutatók egy sor NIR fluoreszcens szondát terveztek és szintetizáltak, a látens lizoszomotrop hatás felhasználásával elősegítve a proteáz-aktiváció sejtmegtartását. Ezek a próbák tumorspecifikus retenciót, gyors aktivációs kinetikát és gyors rendszereloszlást mutatnak. Ezenkívül felhasználhatók többféle típusú rák, beleértve az emlő-, a vastagbél- és a tüdőrák kimutatására (110).

    Következtetések

    II. Táblázat.

    Három különböző fluoreszcencia alapú festék összehasonlítása.

    II. Táblázat.

    Három különböző fluoreszcencia alapú festék összehasonlítása.