Комплекс индоцианина зеленого с аргинин-глицин-аспарагиновой кислотой как новый метод интраоперационной визуализации при резекции рака мочевого пузыря

Введение. Рак мочевого пузыря является одним из наиболее распространенных злокачественных новообразований, приносящих значительный экономический и социальный ущерб человеку. Для решения данной проблемы предложено использование высокочувствительного метода обнаружения рака мочевого пузыря, выявления остаточной опухоли и определения границ опухоли мочевого пузыря — интраоперационной флюоресцентной молекулярной визуализации. Ранее нами синтезирован таргетный агент — индоцианина зеленого-аргинин-глицин-аспарагиновая кислота, которая является интегрин avß3-целенаправленной в in vitro и in vivo моделях рака мочевого пузыря.
Материалы и методы. Токсичность индоцианина зеленого-аргинина-глицин-аспарагиновой кислоты (АГАк-ИЦЗ) была измерена с помощью МТТ-теста. Самки BALB/nu и клеточные линии MB49 уротелиальной карциномы мыши использовали для установки опухолевых ксенотрансплантатов, инъекцией в заднюю локтевую область. Рост опухоли наблюдался ежедневно и проверялся магнитно-резонансной томографией, пока он не становился подходящим для экспериментов in vivo. Далее лабораторные животные были разделены на 2 группы: ИЦЗ и АГАк-ИЦЗ (150 мкл, 0,2 мг/мл для всех мышей). Затем проводилось хирургическое удаление опухоли. Удаленную ткань подвергали флюоресцентной микроскопии на основе ближневолнового инфракрасного спектра и гистологическому исследованию.
Результаты. Операции, проведенные на подкожной и ортотопической мышиных моделях под контролем флюоресцентной визуализации с использованием АГАк-ИЦЗ, демонстрируют эффективность использования прицельной опухолевой пробы для достижения аккуратной и точной РМП резекции. Операции под контролем БИК-спектрометрии продемонстрировали, что предлагаемое вещество может эффективно помочь хирургам найти опухоль, определить край опухоли и постоянно проверять наличие остатков опухоли во время операции.
Заключение. Таким образом, по результатам исследования продемонстрирована высокая эффективность АГАк-ИЦЗ как потенциального молекулярного флюоресцентного агента для опухолеспецифичной интраоперационной визуализации при резекции рака мочевого пузыря и большой потенциал для проведения дальнейших клинических исследований.

1. Chen W., Zheng R., Baade P.D., Zhang S., Zeng H., Bray F. et al. Cancer statistics in China, 2015. Ca-cancer J Clin. 2016;66(2):115–32. DOI: 10.3322/caac.21338

2. Voltaggio L., Cimino‐Mathews A., Bishop J.A., Argani P., Cuda J.D., Epstein J.I. et al. Current concepts in the diagnosis and pathobiology of intraepithelial neoplasia: a review by organ system. Ca-cancer J Clin. 2016;66(5):408–36. DOI: 10.3322/caac.21350

3. Babjuk M., Burger M., Zigeuner R., Shariat S.F., van Rhijn B.W., Compérat E. et al. EAU guidelines on non-muscle-invasive urothelial carcinoma of the bladder: update 2013. Eur Urol. 2008;54(2):303–14. DOI: 10.1016/j.eururo.2013.06.003

4. Pan Y., Volkmer J.P., Mach K.E., Rouse R.V., Liu J.J., Sahoo D. et al. Endoscopic molecular imaging of human bladder cancer using a CD47 antibody. SCI Transl Med. 2014;6(260):e524. DOI: 10.1126/scitranslmed.3009457

5. Witjes J.A., Gomella L.G., Stenzl A., Chang S.S., Zaak D., Grossman H.B. Safety of hexaminolevulinate for blue light cystoscopy in bladder cancer. A combined analysis of the trials used for registration and postmarketing data. Urology. 2014;84(1):122–6. DOI: 10.1016/j.urology.2014.03.006

6. Павлов В.Н., Абдрахимов Р.В., Измайлов А.А., Урманцев М.Ф., Кутлияров Л.М., Насибуллин И.М. Интраоперационная флюоресцентная экспресс-диагностика для выбора объема лимфаденэктомии при радикальном хирургическом лечении мышечно-инвазивного рака мочевого пузыря. Медицинский вестник Башкортостана. 2016;11(3):31–4.

7. Inoue K., Anai S., Fujimoto K., Hirao Y., Furuse H., Kai F. et al. Oral 5-aminolevulinic acid mediated photodynamic diagnosis using fluorescence cystoscopy for non-muscle-invasive bladder cancer: a randomized, double-blind, multicentre phase II/III study. Photodiagnosis Photodyn Ther. 2015;12(2):193–200. DOI: 10.1016/j.pdpdt.2015.03.008

8. Baltacı S., Bozlu M., Yıldırım A., Gökçe M.I., Tinay I., Aslan G. et al. Significance of the interval between first and second transurethral resection on recurrence and progression rates in patients with high-risk non-muscleinvasive bladder cancer treated with maintenance intravesical Bacillus Calmette-Guérin. BJU Int. 2015;116(5):721–6. DOI: 10.1111/bju.13102

9. Saccomano M., Dullin C., Alves F., Napp J. Preclinical evaluation of near‐infrared (NIR) fluorescently labeled Cetuximab as a potential tool for fluorescence‐guided surgery. Int J Cancer. 2016;139(10):2277–89. DOI: 10.1002/ijc.30277

10. Vahrmeijer A.L., Hutteman M., Van Der Vorst J.R., Van De Velde C., Frangioni J.V. Image-guided cancer surgery using near-infrared fluorescence. Nat Rev Clin Oncol. 2013;10(9):507–18. DOI: 10.1038/nrclinonc.2013.123

11. Garciaallende P.B., Glatz J., Koch M., Tjalma J.J., Hartmans E., Symvoulidis P. et al. Towards clinically translatable NIR fluorescence molecular guidance for colonoscopy. Biomed Opt Express. 2014;5(5):78–92. DOI: 10.1364/BOE.5.000078

12. Wada H., Hyun H., Vargas C., Gravier J., Park G., Gioux S. et al. Pancreas-targeted NIR fluorophores for dual-channel image-guided abdominal surgery. Theranostics. 2015;5(1):1–11. DOI: 10.7150/thno.10259

13. Liang X., Shang W., Chi C., Zeng C., Wang K., Fang C. et al. Dyeconjugated single-walled carbon nanotubes induce photothermal therapy under the guidance of near-infrared imaging. Cancer Lett. 2016;383(2):243–9. DOI: 10.1016/j.canlet.2016.09.006

14. Zeng C., Shang W., Wang K., Chi C., Jia X., Fang C. et al. Intraoperative identification of liver cancer microfoci using a targeted near-infrared fluorescent probe for imaging-guided surgery. Sci Rep. 2016;6:21959. DOI: 10.1038/srep21959

15. Hill T.K., Kelkar S.S., Wojtynek N.E., Souchek J.J., Payne W.M., Stumpf K. et al. Near infrared fluorescent nanoparticles derived from hyaluronic acid improve tumor contrast for image-guided surgery. Theranostics. 2016;6(13):2314–28. DOI: 10.7150/thno.16514

16. Lee J.Y., Thawani J.P., Pierce J., Zeh R., Martinez-Lage M., Chanin M. et al. Intraoperative near-infrared optical imaging can localize gadolinium-enhancing gliomas during surgery. Neurosurgery. 2016;79(6):1. DOI: 10.1227/NEU.0000000000001450

17. Chen H., Niu G., Wu H., Chen X. Clinical application of radiolabeled RGD peptides for PET imaging of integrin αvβ3. Theranostics. 2016;6(1):78–92. DOI: 10.7150/thno.13242

18. Wang Y., Xiao W., Zhang Y., Meza L., Tseng H., Takada Y. et al. Optimization of RGD containing cyclic peptides against αvβ3 integrin. Mol Cancer Ther. 2016;15(2):232–40. DOI: 10.1158/1535-7163.MCT-15-0544

19. Leblanc R., Lee S.C., David M., Bordet J.C., Norman D.D., Patil R. et al. Interaction of platelet-derived autotaxin with tumor integrin αVβ3 controls metastasis of breast cancer cells to bone. Blood. 2014;124(20):3141–50. DOI: 10.1182/blood-2014-04-568683

20. López-Rodríguez V., Galindo-Sarco C., García-Pérez F.O., Ferro-Flores G., Arrieta O., Ávila-Rodríguez M.A. PET-based human dosimetry of the dimeric αvβ3 integrin ligand 68Ga-DOTA-E-[c(RGDfK)]2, a potential tracer for imaging tumor angiogenesis. J Nucl Med. 2015;57(3):404–9. DOI: 10.2967/jnumed.115.161653

21. Oudart J.B., Doué M., Vautrin A., Brassart B., Sellier C., Dupontdeshorgue A. et al. The anti-tumor NC1 domain of collagen XIX inhibits the FAK/PI3K/Akt/mTOR signaling pathway through αvβ3 integrin interaction. Oncotarget. 2015;7(2):1516–28. DOI: 10.18632/oncotarget.6399

22. Ma P., Yu H., Zhang X., Mu H., Chu Y., Ling N. et al. Increased active tumor targeting by an αvβ3-targeting and cell-penetrating bifunctional peptide-mediated dendrimer-based conjugate. Pharm Res. 2016;34(1):1–15. DOI: 10.1007/s11095-016-2045-7

23. Schittenhelm J., Schwab E.I., Sperveslage J., Tatagiba M., Meyermann R., Fend F. et al. Longitudinal expression analysis of αv integrins in human gliomas reveals upregulation of integrin αvβ3 as a negative prognostic factor. J Neuropathol Exp Neurol. 2013;72(3):194–210. DOI: 10.1097/NEN.0b013e3182851019

24. Tucci S., Tucci M., Passarelli A., Silvestris F. Avβ3 integrin: pathogenetic role in osteotropic tumors. Crit Rev Oncol Hematol. 2015;96(1):183–93. DOI: 10.1016/j.critrevonc.2015.05.018

25. Schmieder A.H., Winter P.M., Williams T.A., Allen J.S., Hu G., Zhang H. et al. Molecular MR imaging of neovascular progression in the Vx2 tumor with αvβ3-targeted paramagnetic nanoparticles. Radiology. 2013;268(2):470–80. DOI: 10.1148/radiol.13120789

26. Terry S.Y., Abiraj K., Frielink C., van Dijk L.K., Bussink J., Oyen W.J. et al. Imaging integrin αvβ3 on blood vessels with 111In-RGD2 in head and neck tumor xenografts. J Nucl Med. 2014;55(2):281. DOI: 10.2967/jnumed.113.129668

27. Wenk C.H., Ponce F., Guillermet S., Tenaud C., Boturyn D., Dumy P. et al. Near-infrared optical guided surgery of highly infiltrative fibrosarcomas in cats using an anti-αvß3 integrin molecular probe. Cancer Lett. 2013;334(2):188. DOI: 10.1016/j.canlet.2012.10.041