Preview

Креативная хирургия и онкология

Расширенный поиск

Наночастицы: новый подход в диагностике и терапии глиальных опухолей головного мозга

https://doi.org/10.24060/2076-3093-2019-9-1-66-74

Полный текст:

Аннотация

Глиальные опухоли, в частности анапластические астроцитомы и мультиформная глиобластома (GBM), представляют собой агрессивные опухоли головного мозга, характеризующиеся плохим прогнозом и высокой частотой рецидивов. Современные стратегии лечения основаны на открытой хирургии, химиотерапии и лучевой терапии. Тем не менее ни один из этих методов лечения, отдельно или в комбинации, не считается эффективным в борьбе с данным заболеванием, в результате чего средняя продолжительность жизни после поставленного диагноза составляет менее 15 месяцев. Эффективность терапии в основном снижается из-за гематоэнцефалического барьера (ГЭБ), где проникновение лекарств в опухолевую массу затруднено. С развитием нанотехнологий эффективность используемых препаратов растет и доступ к глиальным опухолям головного мозга расширяется. Наночастицы являются предпочтительными в качестве переносчика лекарственных агентов и красителей благодаря их размеру, возможности модификации поверхности и универсальности для интеграции нескольких функциональных компонентов в одну систему. Таким образом, наночастицы могут быть ориентированы на терапевтическое и диагностическое применение при глиальных опухолях. Этот двойной подход помогает понять местоположение опухолевой ткани, биораспределение наночастиц, прогресс и эффективность лечения. Для усовершенствования подходов в терапии и диагностике можно применять различные стратегии для модификации поверхности наночастиц, включая поверхностные маркеры или так называемые лиганды, и использовать характеристики микроокружения опухоли с определенными мишенями, реагирующими на определенные стимулы. В данной работе мы рассматриваем различные стратегии совершенствования терапии и диагностики глиальных опухолей, описываются некоторые поверхностные маркеры, а также возможности внедрения наночастиц в повседневную клиническую практику.

Об авторах

И. Ф. Гареев
Башкирский государственный медицинский университет
Россия

Гареев Ильгиз Фанилевич — аспирант кафедры нейрохирургии и медицинской реабилитации с курсом ИДПО 

450008, Уфа, ул. Ленина, 3



О. А. Бейлерли
Башкирский государственный медицинский университет
Россия

Бейлерли Озал Арзуман оглы —аспирант кафедры урологии с курсом ИДПО 

450008, Уфа, ул. Ленина, 3



В. Н. Павлов
Башкирский государственный медицинский университет
Россия

Павлов Валентин Николаевич — доктор медицинских наук, член-корр. РАН, профессор, ректор, зав. кафедрой рологии с курсом ИДПО 

450008, Уфа, ул. Ленина, 3



Shiguang Zhao
Харбинский медицинский университет
Китай

Shiguang Zhao — профессор, зав. кафедрой нейрохирургии

150081, Хэйлунцзян, Харбин, Наньган, Баоцзянь-роуд, 157



Xin Chen
Харбинский медицинский университет
Китай

Xin Chen — ассистент кафедры нейрохирургии, врач-фармаколог

150081, Хэйлунцзян, Харбин, Наньган, Баоцзянь-роуд, 157



Zhixing Zheng
Харбинский медицинский университет
Китай

Zhixing Zheng — ассистент кафедры нейрохирургии, врач-нейрохирург

150081, Хэйлунцзян, Харбин, Наньган, Баоцзянь-роуд, 157



Chen Shen
Харбинский медицинский университет
Китай

Chen Shen — ассистент кафедры нейрохирургии, врач-нейрохирург

150081, Хэйлунцзян, Харбин, Наньган, Баоцзянь-роуд, 157



Jinxian Sun
Харбинский медицинский университет
Китай

Jingxian Sun — аспирант кафедры нейрохирургии 

150081, Хэйлунцзян, Харбин, Наньган, Баоцзянь-роуд, 157



Список литературы

1. Howell A.E., Zheng J., Haycock P.C., McAleenan A., Relton C., Martin R.M., et al. Use of mendelian randomization for identifying risk factors for brain tumors. Front Genet. 2018;9:525. DOI: 10.3389/fgene.2018.00525

2. Merve A., Millner T.O., Marino S. Integrated phenotype-genotype approach in diagnosis and classification of common CNS tumours. Histopathology. 2019, 01 March. DOI: 10.1111/his.13849

3. Wu D.F., He W., Lin S., Han B., Zee C.S. Using real-time fusion imaging constructed from contrast-enhanced ultrasonography and magnetic resonance imaging for high-grade glioma in neurosurgery. World Neurosurg. 2019, Jan 21. PII: S1878-8750(19)30098-1. DOI: 10.1016/j.wneu.2018.12.215

4. Bagley S.J., Schwab R.D., Nelson E., Viaene A.N., Binder Z.A., Lustig R.A., et al. Histopathologic quantification of viable tumor versus treatment effect in surgically resected recurrent glioblastoma. J Neurooncol. 2019;141(2):421–9. DOI: 10.1007/s11060-018-03050-6

5. Berberat J., McNamara J., Remonda L., Bodis S., Rogers S. Diffusion tensor imaging for target volume definition in glioblastoma multiforme. Strahlenther Onkol. 2014;190(10):939–43. DOI: 10.1007/s00066-014-0676-3

6. Metaweh N.A.K., Azab A.O., El Basmy A.A.H., Mashhour K.N., El Mahdy W.M. Contrast-enhanced perfusion MR imaging to differentiate between recurrent/residual brain neoplasms and radiation necrosis. Asian Pac J Cancer Prev. 2018;19(4):941–8. DOI: 10.22034/APJCP.2018.19.4.941

7. Martens K., Meyners T., Rades D., Tronnier V., Bonsanto M.M., Petersen D., et al. The prognostic value of tumor necrosis in patients undergoing stereotactic radiosurgery of brain metastases. Radiat Oncol. 2013;8:162. DOI: 10.1186/1748-717X-8-162

8. Newton S.L., Kalamaha K., Fernandes H.D. Temozolomideinduced aplastic anemia treated with eltrombopag and granulocyte colony stimulating factor: a report of a rare complication. Cureus. 2018;10(9):e3329. DOI: 10.7759/cureus.3329

9. Ladha H., Pawar T., Gilbert M.R., Mandel J., O-Brien B., Conrad C., et al. Wound healing complications in brain tumor patients on Bevacizumab. J Neurooncol. 2015;124(3):501–6. DOI: 10.1007/s11060015-1868-0

10. Han X., Xu K., Taratula O., Farsad K. Applications of nanoparticles in biomedical imaging. Nanoscale. 2019;11(3):799–819. DOI: 10.1039/c8nr07769j

11. Chen K.T., Wei K.C., Liu H.L. Theranostic strategy of focused ultrasound induced blood-brain barrier opening for CNS disease treatment. Front Pharmacol. 2019;10:86. DOI: 10.3389/fphar.2019.00086

12. Grabrucker A.M., Chhabra R., Belletti D., Forni F. Nanoparticles as blood–brain barrier permeable CNS targeted drug delivery systems. Top Med Chem. 2014;10:71–89. DOI: 10.1007/7355_2013_22

13. Dixit S., Novak T., Miller K., Zhu Y., Kenney M.E., Broome A.M. Transferrin receptor-targeted theranostic gold nanoparticles for photosensitizer delivery in brain tumors. Nanoscale. 2015;7:1782–90. DOI: 10.1039/c4nr04853a

14. Bien-Ly N., Yu Y.J., Bumbaca D., Elstrott J., Boswell C.A., Zhang Y., et al. Transferrin receptor (TfR) trafficking determines brain uptake of TfR antibody affinity variants. J Exp Med. 2014;211(2):233–44. DOI: 10.1084/jem.20131660

15. Porru M., Zappavigna S., Salzano G., Luce A., Stoppacciaro A., Balestrieri M.L., et al. Medical treatment of orthotopic glioblastoma with transferrin-conjugated nanoparticles encapsulating zoledronic acid. Oncotarget 2014;5:10446–59. DOI: 10.18632/oncotarget.2182

16. Matsumura Y., Maeda H. A new concept for macromolecular therapeutics in cancer chemotherapy: mechanism of tumoritropic accumulation of proteins and the antitumor agent SMANCS. Cancer Res. 1986; 46: 6387–92. PMID: 2946403

17. Rajora M., Ding L., Valic M., Jiang W., Overchuk M., Chen J., et al. Tailored theranostic apolipoprotein E3 porphyrin-lipid nanoparticles target glioblastoma tumours. Chem Sci. 2017;8(8):5371–84. DOI: 10.1039/c7sc00732a

18. Hayward S.L., Wilson C.L., Kidambi S. Hyaluronic acid-conjugated liposome nanoparticles for targeted delivery to CD44 overexpressing glioblastoma cells. Oncotarget. 2016;7(23): 34158–71. DOI: 10.18632/oncotarget.8926

19. Rosenblum D., Joshi N., Tao W., Karp J.M., Peer D. Progress and challenges towards targeted delivery of cancer therapeutics. Nat Commun. 2018;9(1):1410. DOI: 10.1038/s41467-018-03705-y

20. Parayath N.N., Amiji M.M. Therapeutic targeting strategies using endogenous cells and proteins. J Control Release. 2017;258:81–94. DOI: 10.1016/j.jconrel.2017.05.004

21. Kumar A., Lee J.-Y., Kim H.-S. Selective fluorescence sensing of 3, 5-dinitrosalicylic acid based on pyrenesulfonamide-functionalized inorganic/organic hybrid nanoparticles. J Ind Eng Chem. 2016;44:82–9. DOI: 10.1016/j.jiec.2016.08.010

22. Anselmo A.C., Mitragotri S. A review of clinical translation of inorganic nanoparticles. AAPS J. 2015;17(5):1041–54. DOI: 10.1208/s12248-015-9780-2

23. Sherwood J., Xu Y., Lovas K., Qin Y., Bao Y. Surface functionalization of dopamine coated iron oxide nanoparticles for various surface functionalities. J Magn Magn Mater. 2017;427:220–4. DOI: 10.1016/j.jmmm.2016.10.039

24. Sofias A.M., Dunne M., Storm G., Allen C. The battle of “nano” paclitaxel. Adv Drug Deliv Rev. 2017;122:20–30. DOI: 10.1016/j.addr.2017.02.003

25. Hu Q., Gao X., Gu G., Kang T., Tu Y., Liu Z., et al. Glioma therapy using tumor homing and penetrating peptide-functionalized PEG–PLA nanoparticles loaded with paclitaxel. Biomaterials. 2013;34(22):5640– 50. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2013.04.025

26. Xin H., Sha X., Jiang X., Zhang W., Chen L., Fang X. Anti-glioblastoma efficacy and safety of paclitaxel-loading Angiopep-conjugated dual targeting PEG-PCL nanoparticles. Biomaterials. 2012;33(32):8167–76. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2012.07.046

27. Colen C.B., Shen Y., Ghoddoussi F., Yu P., Francis T.B., Koch B.J., et al. Metabolic targeting of lactate efflux by malignant glioma inhibits invasiveness and induces necrosis: an in vivo study. Neoplasia. 2011;13(7):620–32. PMID: 21750656

28. Cheng Y., Dai Q., Morshed R.A., Fan X., Wegscheid M.L., Wainwright D.A., et al. Blood–brain barrier permeable gold nanoparticles: an efficient delivery platform for enhanced malignant glioma therapy and imaging. Small. 2014;10(24):5137–50. DOI: 10.1002/smll.201400654

29. Pang L., Qin J., Han L., Zhao W., Liang J., Xie Z., et al. Exploiting macrophages as targeted carrier to guide nanoparticles into glioma. Oncotarget. 2016;7(24):37081–91. DOI: 10.18632/oncotarget.9464

30. Ren Y., Kang C.S., Yuan X.B., Zhou X., Xu P., Han L., et al. Co-delivery of as-miR-21 and 5-FU by poly(amidoamine) dendrimer attenuates human glioma cell growth in vitro. J Biomater Sci Polym. 2010;21(3):303– 14. DOI: 10.1163/156856209X415828

31. Yang J., Li Y., Zhang T., Zhang X. Development of bioactive materials for glioblastoma therapy. Bioact Mater. 2016;1(1):29–38. DOI: 10.1016/j.bioactmat.2016.03.003

32. Khalid M.K., Asad M., Henrich-Noack P., Sokolov M., Hintz W., Grigartzik L., et al. Evaluation of toxicity and neural uptake in vitro and in vivo of superparamagnetic iron oxide nanoparticles. Int J Mol Sci. 2018;19(9): E2613. DOI: 10.3390/ijms19092613

33. Pathak R.A., Hemal A.K. Intraoperative ICG-fluorescence imaging for robotic-assisted urologic surgery: current status and review of literature. Int Urol Nephrol. 2019, March 22. DOI: 10.1007/s11255-019-02126-0

34. Stanga P.E., Lim J.I., Hamilton P. Indocyanine green angiography in chorioretinal diseases: indications and interpretation: an evidencebased update. Ophthalmology. 2003;110(1):15–21. PMID: 12511340

35. Halle B.M., Poulsen T.D., Pedersen H.P. Indocyanine green plasma disappearance rate as dynamic liver function test in critically ill patients. Acta Anaesthesiol Scand. 2014;58(10):1214–9. DOI: 10.1111/aas.12406

36. Takagi Y., Kikuta K., Nozaki K., Sawamura K., Hashimoto N. Detection of a residual nidus by surgical microscope-integrated intraoperative near-infrared indocyanine green videoangiography in a child with a cerebral arteriovenous malformation. J Neurosurg. 2007;107(5):416–8. DOI: 10.3171/PED-07/11/416

37. Shen C., Wang X., Zheng Z., Gao C., Chen X., Zhao S., et al. Doxorubicin and indocyanine green loaded superparamagnetic iron oxide nanoparticles with PEGylated phospholipid coating for magnetic resonance with fluorescence imaging and chemotherapy of glioma. Int J Nanomedicine. 2018;14:101–17. DOI: 10.2147/IJN.S173954

38. Pillai G. Nanomedicines for cancer therapy: an update of FDA approved and those under various stages of development. SOJ Pharm Pharm Sci. 2014;1(2):13. DOI: 10.15226/2374-6866/1/2/00109.

39. Fabel K., Dietrich J., Hau P., Wismeth C., Winner B., Przywara S., et al. Long-term stabilization in patients with malignant glioma after treatment with liposomal doxorubicin. Cancer. 2001;92(7):1936–42. PMID: 11745268

40. Hau P., Fabel K., Baumgart U., Rümmele P., Grauer O., Bock A., et al. Pegylated liposomal doxorubicin-efficacy in patients with recurrent high-grade glioma. Cancer. 2004;100(6):1199–207. DOI: 10.1002/cncr.20073

41. Ananda S., Nowak A.K., Cher L., Dowling A., Brown C., Simes J., et al. Phase 2 trial of temozolomide and pegylated liposomal doxorubicin in the treatment of patients with glioblastoma multiforme following concurrent radiotherapy and chemotherapy. J Clin Neurosci. 2011;18(11):1444–8. DOI: 10.1016/j.jocn.2011.02.026

42. Papademetriou I.T., Porter T. Promising approaches to circumvent the blood-brain barrier: progress, pitfalls and clinical prospects in brain cancer. Ther Deliv. 2015;6(8):989–1016. DOI: 10.4155/tde.15.48


Для цитирования:


Гареев И.Ф., Бейлерли О.А., Павлов В.Н., Zhao S., Chen X., Zheng Z., Shen C., Sun J. Наночастицы: новый подход в диагностике и терапии глиальных опухолей головного мозга. Креативная хирургия и онкология. 2019;9(1):66-74. https://doi.org/10.24060/2076-3093-2019-9-1-66-74

For citation:


Gareev I.F., Beylerli O.A., Pavlov V.N., Zhao S., Chen X., Zheng Z., Shen C., Sun J. Nanoparticles: a New Approach to the Diagnosis and Treatment of Cerebral Glial Tumours. Creative surgery and oncology. 2019;9(1):66-74. (In Russ.) https://doi.org/10.24060/2076-3093-2019-9-1-66-74

Просмотров: 131


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2076-3093 (Print)
ISSN 2307-0501 (Online)