Изобретение относится к области экспериментальной биологии и медицине, конкретно к фармакологии и эндокринологии.
Существуют средства для стимуляции роста организма, используемые при его задержке, представляющие собой соматотропный гормон (СТГ, гормон роста) различного происхождения [1, 2, 3].
Препарат рекомбинантного гормона роста человека является наиболее близким к заявляемому средству по технической сущности и достигаемому результату [1, 2].
Недостатками данного средства являются побочные эффекты и осложнения [4, 5], связанные с иммуногенностью СТГ, представляющего собой вещество белковой природы. В частности, аллергические реакции различной интенсивности при его парентеральном введении, представляющем собой единственно возможный путь назначения данного гормона. Кроме того, стимуляция роста с помощью препаратов рекомбинантного гормона роста человека зачастую является недостаточно эффективной.
Задачей, решаемой данным изобретением, является создание высокоэффективного средства для стимуляции роста организма, обладающего специфической активностью при парентеральном и пероральном приеме и максимально низкой иммуногенностью.
Поставленная задача достигается иммобилизацией соматотропного гормона на носителях с помощью ионизирующего излучения (электронно-лучевого воздействия) в дозе 1-5 мегарад (Мрад). В качестве носителя используются биологически индифферентные вещества - водорастворимые полимеры с молекулярной массой 400-4000 Да.
Наиболее предпочтительным способом иммобилизации является воздействие на полимерный носитель и биологически активное соединение направленным потоком ускоренных электронов с энергией 2,5МэВ, поглощенная доза от 2 до 10 кГр, скорость набора дозы 1,65 кГр/час.
В качестве водорастворимого полимера используют полиэтиленгликоль, гидроксиэтилкрахмал, поливинилпирролидон и др.
Новым в предлагаемом изобретении является создание средства для стимуляции роста организма, представляющего собой соматотропный гормон, иммобилизированный на полимерном носителе с молекулярной массой 400-4000 Да с помощью ионизирующего излучения (электронно-лучевого воздействия) в дозе 1-5 Мрад. Техническим результатом предлагаемого изобретения является высокая эффективность средства при парентеральном и пероральном введении на фоне максимально низкой иммуногенности.
Используемое нами оригинальное средство соматотропного гормона иммобилизированного с помощью ионизирующего излучения на низкомолекулярном носителе было разработано и получено совместно ООО «Саентифик Фьючер Менеджмент» (г.Новосибирск) и НИИ фармакологии СО РАМН (г.Томск).
Соматотропный гормон (гормон роста) является пептидным гормоном, образующимся в соматотропных клетках аденогипофиза, и необходимым фактором для нормального роста и развития организма в постнатальном периоде [1, 6]. Недостаточная продукция СТГ является одной из самых распространенных причин задержки роста у детей и развития гипофизарной карликовости или нанизма. В настоящее время в клинической практике наиболее часто для стимуляции роста в указанных случаях используются препараты соматотропного гормона человека, которые вводятся исключительно парентерально и в большинстве случаев длительными курсами [1, 2, 3]. При этом фактором, значительно ограничивающим возможность применения данного средства, является развитие побочных эффектов, в первую очередь, аллергического характера, связанных с выработкой специфических антител на препарат - его иммуногенностью [4, 5].
Известно, что снижение степени иммуногенности веществ может быть достигнуто путем использование перорального пути введения веществ, что помимо всего прочего еще и упрощает процедуру приема лекарственного средства. Однако средства пептидного и белкового происхождения, каким является и СТГ, в желудочно-кишечном тракте подвергаются расщеплению под влиянием протеолитических ферментов, что делает данный путь их введения в организм неэффективным.
Существуют данные о повышении физической стабильности, растворимости, а также снижении иммуногенности и чувствительности к протеолитическим ферментам белков при их покрытии биологически индифферентными полимерами, конъюгации с определенными носителями (в том числе иммобилизации с помощью радиационных воздействий) [6]. Тем не менее, сведений о возможности уменьшения иммуногенных свойств соматотропного гормона с сохранением его специфической активности, характерной для нативного и рекомбинантного гормона, на сегодняшний день не существует. При этом известно, что процесс манипуляции разнородными субстанциями на молекулярном уровне, в том числе с использованием физических факторов, обладающих высокой энергией, может сопровождаться существенными изменениями стереохимической структуры исходных веществ, и в конечном итоге приводить к модификации их свойств, характер которой является непредсказуемым [7, 8].
Факт иммобилизации соматотропного гормона на носителе с помощью ионизирующего излучения с достижением нового технического результата: создание высокоэффективного средства для стимуляции роста организма, обладающего специфической активностью при парентеральном и пероральном приеме и низкой иммуногенностью, для специалиста является не очевидным.
Заявляемые существенные признаки проявили в совокупности новые свойства, не вытекающие явным образом из уровня техники в данной области. Предлагаемое изобретение может быть использовано в экспериментальной биологии и медицине с выходом в практическое здравоохранение. Идентичной совокупности признаков при исследовании уровня техники по патентной и научно-медицинской литературе не обнаружено.
Исходя из вышеизложенного, следует считать заявляемое техническое решение соответствующим критериям: «Новизна», «Изобретательский уровень», «Промышленная применимость».
Эксперименты были проведены на 79 беспородных крысятах, массой 50-60 г в возрасте 23-25 сут; 54 мышах линии CBA/CaLac, массой 22-25 г и 28 морских свинках обоего пола массой 200-250 г. Животные получены из питомника отдела экспериментального биомедицинского моделирования НИИ фармакологии СО РАМН.
Изобретение понятно из следующего описания и приложенного к нему рисунка. На рисунке А - Хрящевая эпифизарная пластинка роста большеберцовой кости крысы в контроле. На рисунке Б - Хрящевая эпифизарная пластинка роста большеберцовой кости крысы при введении имСТГ. Окраска гематоксилином и эозином. Х60.
Пример 1
10% водный раствор полиэтиленгликоля с молекулярной массой 400 Да облучали потоком ускоренных электронов в дозе 1,5 Мрад. Обработку проводили тормозным излучением, генерируемым ускорителем ИЛУ-6 с энергией электронов 2,5 МэВ, поглощенная доза от 2 кГр, скорость набора дозы 1,65 кГр/час. В облученный раствор вносили рекомбинантный гормон роста человека (рч) «Хуматроп» (Eli Lilly) до конечной концентрации 10 мг СТГ в 1 мл 10% полиэтиленгликоля. Смесь перемешивали 10 минут и получали конечный иммобилизиованный препарат в виде слегка опалесцирующего раствора. Выход готового продукта составляет 95,3%.
Пример 2
5% водный раствор гидроксиэтил-крахмала с молекулярной массой 1,5 кДа облучали с помощью лазерного облучения в дозе 5 Мрад. В облученный раствор вносили рчСТГ «Хуматроп» (Eli Lilly) до конечной концентрации 5 мг СТГ в 1 мл 5% гидроксиэтил-крахмале. Смесь перемешивали 10 минут и получали конечный иммобилизиованный препарат в виде слегка опалесцирующего раствора. Выход готового продукта составляет 93,1%.
Пример 3
В 10,0% водный раствор поливинилпирролидона с молекулярной массой 4 кДа вносили рчСТГ (ООО «Саентифик Фьючер Менеджмент», г.Новосибирск) до конечной концентрации 1 мг СТГ в 1 мл. Затем смесь перемешивали 30 минут и облучали гамма-излучением в дозе 1,0 Мрад. Обработку проводили тормозным излучением, генерируемым ускорителем ИЛУ-10 с энергией электронов 2,5 МэВ, поглощенная доза 5 кГр, скорость набора дозы 1,65 кГр/час.
Препарат иммобилизованного СТГ получали в виде прозрачного раствора. Выход готового продукта составляет 87,4%.
Пример 4.
Изучали специфическую активность имСТГ, иммобилизированного по напиэтиленкликоле (1500 Да). В качестве препарата сравнения использовали «Хуматроп» (Eli Lilly). Препараты СТГ вводили подкожно и перорально в дозе 0,9 мг/кг внутрижелудочно 5 раз в неделю в течение 3,5 недель беспородным крысятам, массой 50-60 г в возрасте 23-25 суток. Указанная доза и режим введения в предварительных экспериментах были выбраны в качестве максимально эффективных для препарата сравнения «Хуматрон» (2,7 МЕ/кг). Контрольным животным в аналогичном режиме вводили физиологический раствор.
В ходе эксперимента определяли динамику роста массы животных, прирост массы тела в процентах от исходного, длины хвоста (от линии окончания роста шерсти до кончика хвоста) и прирост хвоста (разница в мм от исходной длины). После окончания введения препарата животных умерщвляли методом декапитации для изучения длины бедренной кости (от вершины большого вертела (trochanter major) до межмыщелковой ямки (fossa intercondylaris)).
Для морфологической оценки параметров роста кости использовали большеберцовую кость, которую фиксировали в 10% формалине, декальцинировали в муравьиной кислоте, разрезали поперек в центральной части диафиза и проксимальный участок заливали в парафин. Поперечные срезы толщиной 10 мкм через середину костномозгового канала окрашивали гематоксилином и эозином. Оценку эндохондрального роста кости проводили, измеряя толщину хрящевой эпифизарной пластинки проксимального эпифиза. Периостальное и эндостальное костеобразование оценивали, измеряя ширину костномозгового канала и толшину кортикальной пластинки в средней части диафиза. Все измерения проведены с помощью компьютерного графического анализа на микрофотографиях, выполненных микровидеокамерой "Digital micro", с программой передачи изображения на компьютер фирмы «Элекард», Томск.
В сыворотке крови определяли содержание белка, триглицеридов, холестерина, мочевины, глюкозы по общепринятым методам, используя полуавтоматический биохимический анализатор фирмы Cormay, стандартные наборы фирм Cormay, Biocon (Германия), Vital Diagnostics (Санкт-Петербург).
При изучении влияния препаратов СТГ на массу тела экспериментальных животных не было выявлено достоверных отличий изучаемых показателей от соответствующих контрольных значений (табл.1). В то же время в группе животных, получавших подкожно неконъюгированный СТГ, и у крыс, которым вводили имСТГ как подкожно, так и перорально, отмечалось значительное увеличение длины хвоста экспериментальных животных. Причем наиболее значимые изменения регистрировались при подкожном введении имСТГ (табл.2).
Кроме того, в ходе эксперимента было выявлено статистически значимое увеличение длины бедренной кости у животных, получавших препараты СТГ. При этом имСТГ, в отличие от стандартного препарата, проявлял свою активность не только при его парентаральном, но и пероральном введении (табл.3). На фоне указанных изменений у крыс, получавших препараты СТГ, наблюдалось и существенное увеличение толщины эпифизарной пластинки роста (табл.3), которое было наиболее значимым у животных после введения имСТГ (рис.).
Введение препаратов СТГ также приводило к увеличению общего количества белка, холестерина и мочевины в сыворотке крови, свидетельствующем о нарастании интенсивности обмена веществ и, по видимому, выраженных анаболических эффектах данных средств [9, 10]. Причем указанные изменения, в большей степени, наблюдались при использовании, именно, иммобилизированной формы гормона роста (табл.4).
Таким образом, парентеральное и пероральное введение имСТГ приводило к значительному ускорению процессов роста и развития экспериментальных животных. Полученные результаты свидетельствуют о стимуляции роста костей и повышении интенсивности белкового и липидного обмена молодого организма.
Пример 5
Проводили сравнительное изучение аллергизирующих (иммуногенных) свойств стандартного препарата СТГ «Хуматроп» (Eli Lilly) и его иммобилизированной на полиэтиленгликоле форме (заявляемое средство).
Препараты исследовались в одинаковых дозах, которая была определена как оптимальная в отношении стимуляции роста, и в 10 раз ее превышающей (содержание гиалуронидазы 0,9 и 9 мг/кг соответственно). Оценка аллергизирующих свойств препарата проводилась с использованием следующих тестов: реакции общей анафилаксии, реакции специфической агломерации лейкоцитов, при внутрикожном и конъюнктивальном тестировании на морских свинках, реакции гиперчувствительности замедленного типа на мышах [11].
Для сенсибилизации морских свинок препараты вводили: сначала 1 раз подкожно, затем в той же дозе 2 раза внутримышечно, через день, в область бедра. Анафилактогенные свойства препаратов СТГ выявляли путем его внутрисердечного введения на 21-е сутки после последней сенсибилизирующей инъекции. Разрешающее тестирующее внутрисердечное введение препарата проводилось в дозе, равной суммарной сенсибилизирующей, т.е. 2,7 мг/кг. Контролем служили несенсибилизированные морские свинки, которым препарат вводили внутрисердечно.
Учет интенсивности анафилактической реакции проводили с использованием формулы:
где АИ - анафилактический индекс;
n - число животных, анафилактическая реакция которых заканчивалась смертельным исходом;
n1 - число животных со значительными проявлениями анафилактической реакции;
n2 - число животных со средними проявлениями реакции;
n3 - число животных со слабыми проявлениями реакции; N - общее число животных в группе.
Для оценки кожно-сенсибилизирующих свойств препарата через 20 дней после окончания сенсибилизирующих инъекций на боковой поверхности тела морских свинок выстригали шерсть, и каждому животному внутрикожно вводили препарат рчСТГ, либо имСТГ в дозах 0,9 мг/кг в 0,02 мл физиологического раствора (доза, не вызывающая визуальных изменений кожи у интактных морских свинок).
Реакцию кожи на введение препаратов оценивали в баллах с учетом выраженности гиперемии и размеров гиперемированной области (средняя величина диаметра в миллиметрах). Были определены четыре степени гиперемии, которым соответствовали числовые индексы: сильная (+++) - 1,0; средняя (++) - 0,66; слабая (+) - 0,33; сомнительная (+/-) - 0,17. Умножение величины диаметра гиперемированной области на индекс соответствующей степени гиперемии, позволило в едином показателе (баллы) выразить обе характеристики реакции.
На 20-й день после завершения цикла сенсибилизирующих инъекций, проводилось конъюнктивальное тестирование. Тест заключался в закапывании в левый глаз каждого животного 0,02 мл физиологического раствора, содержащего 0,09 мг препарата, в правый глаз - физиологического раствора в том же объеме. Оценка состояния конъюнктивы глаза проводилась через 4 и 24 часа после воздействия.
С целью подтверждения результатов, полученных вышеперечисленными тестами, использовалась реакция аллергодиагностики in vitro РСАЛ (реакция специфической агломерации лейкоцитов). Рабочая доза препаратов СТГ для этой реакции составляла 0,0225 мг на 0,05 мл крови животного.
На мышах сенсибилизацию проводили с использованием полного адьюванта Фрейнда (ПАФ). Препараты СТГ вводили однократно подкожно в основание хвоста в 0,06 мл ПАФ, который был взят в соотношении 1:1 к объему раствора препарата. Доза препарата составляла 9 мг/кг. Контрольным животным вводили ПАФ в том же объеме.
Через 5 суток после инъекции опытным и контрольным мышам в подушечку одной из задних лап вводили препараты СТГ в дозе 9 мг/кг в 0,04 мл физиологического раствора, в другую лапу - физиологический раствор. Через 24 часа после второй инъекции с помощью инженерного микрометра типа МК измеряли толщину обеих лап. Величину реакции определяли как разницу в толщине опытной и контрольной лап, в миллиметрах.
В ходе эксперимента было установлено, что реакция морских свинок на внутрикожное введение препарата имСТГ по таким визуальным показателям, как покраснение или отек, не отличалась от соответствующих показателей у животных, которым вводили дистиллированную воду, в то время как при введении неконъюгированного СТГ кожная реакция была достоверно более выражена. Конъюнктивальный тест и реакция аллергодиагностики in vitro также не выявили признаков аллергизирующего действия у имСТГ, но обнаружили таковые у препарата сравнения. При тестирующем внутрисердечном введении препаратов имСТГ и стандартного гормона имело место статистически значимое увеличение анафилактического индекса в группе животных, получавших рекомбинантный белковый препарат, причем АИ был более единицы (табл.5).
Кроме того, изучение аллергизирующих (иммуногенных) свойств показало, что внутрикожные тестирующие инъекции имСТГ, в отличие от препарата сравнения, не приводили к изменению величины реакции ГЗТ по сравнению с | контрольным уровнем показателя через 4 и 24 часа после воздействия (табл.6).
Таким образом, препарат иммобилизированного с помощью ионизирующего излучения (электронно-лучевого синтеза) СТГ не оказывает иммуногенного (аллергизирующего) эффекта, в то время как обычный препарат данного гормона обладает аллергизирующими свойствами.
В целом, исходя из полученных результатов следует, что средство, представляющее собой иммобилизированный на низкомолекулярном носителе с помощью ионизирующего излучения саматотропный гормон обладает выраженной способностью ускорять процессы роста и развития организма. Причем эффективность данного средства значительно превосходит таковую у стандартного препарата СТГ. Кроме того, имСТГ, в отличие от неконъюгированной форы гормона, обладал выраженной специфической активностью не только при его парентеральном, но и пероральном введении, а также не обладает иммуногенными (аллергезирующими) свойствами.
Предлагаемое средство может быть использовано в педиатрии и эндокринологии для лечения задержки роста, связанной с соматотропной недостаточностью.
Источники информации
1. Балаболкин М.И. Эндокринология. М.: Универсум паблишинг, 1998. - 380 с.
2. Bidlingmaier М, Strasburger CJ. Growth hormone // Handb Exp Pharmacol. 2009; (195):187-200.
3. Машковский М.Д. Лекарственные средства. - M.: Издательство Новая Волна, 2005. - 1200 с.
4. Anderson J.A. Allergic reactions to drugs and biologic agents. JAMA. - 1992 - vol.268. - p.2845-2857.
5. De Swarte R.D., Drug allergy. In: Patterson R. e.a. Allergic Diseases Diagnosis and Management, 4th ed. Philadelphia, Pa^ JB Lippincott. - 1993 - p.396-551.
6. Дыгай A.M., Верещагин Е.И., Зюзьков Г.Н. и др. Мобилизация прогениторных клеток в кровь с помощью иммобилизированного гранулоцитарного колониестимулирующего фактора // Клеточные технологии в биологии и медицине. - 2009. - №2. - С.63-66.
7. Сейфулла Р.Д., Тимофеев А.Б., Орджоникидзе З.Г. и др. Проблемы использования нанотехнологии в фармакологии // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2008. - №1. - С.61-69.
8. Евдокимов Ю.М. Пространственно упорядоченные формы ДНК и ее комплексов - основа создания наноконструкций для медицины и биотехнологий // Российские нанотехнологии. - 2006. - №1-2. - С.256-264.
9. Graham M.R., Baker J.S., Evans P. e.a. Physical effects of short-term recombinant human growth hormone administration in abstinent steroid dependency // Horm. Res. 2008; 69(6):343-54. Epub 2008 Mar 17.
10. Graham M.R., Davies В., Kicman A. e.a. Recombinant human growth hormone in abstinent androgenic-anabolic steroid use: psychological, endocrine and trophic factor effects // Curr. Neurovasc. Res. 2007 Feb; 4(l):9-18.
11. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ / Под ред Р.У.Хабриева. - 2 изд. - М.: ОАО «Изд-во «Медицина», 2005. - С.54-69.
Вес (г) 02.06.08
Вес (г) 09.06.08
Вес (г) 16.06.08
Вес (г) 19.06.08
Длина (мм) 02.06.08
Длины хвоста
Длина (мм) 16.06.08
Длина (мм) 19.06.08
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СРЕДСТВО, УВЕЛИЧИВАЮЩЕЕ РЕЗЕРВ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК В ОРГАНИЗМЕ | 2009 |
|
RU2405822C1 |
ГЕМОСТИМУЛИРУЮЩЕЕ СРЕДСТВО | 2010 |
|
RU2437675C1 |
СРЕДСТВО ДЛЯ РЕГЕНЕРАТИВНОЙ МЕДИЦИНЫ | 2009 |
|
RU2406528C2 |
СРЕДСТВО, ОБЛАДАЮЩЕЕ РЕГЕНЕРАТИВНОЙ АКТИВНОСТЬЮ | 2011 |
|
RU2480236C1 |
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ БИОДОСТУПНОСТИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ | 2006 |
|
RU2328309C1 |
ГЕМОСТИМУЛИРУЮЩЕЕ СРЕДСТВО И СПОСОБ СТИМУЛЯЦИИ ГЕМОПОЭЗА | 2009 |
|
RU2414926C1 |
СПОСОБ ИММОБИЛИЗАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА (БАВ) НА НОСИТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ) И КОНЪЮГАТ БАВ-НОСИТЕЛЬ, ПОЛУЧЕННЫЙ ДАННЫМИ СПОСОБАМИ | 2008 |
|
RU2409669C9 |
СРЕДСТВО, УСИЛИВАЮЩЕЕ МОБИЛИЗАЦИЮ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК | 2009 |
|
RU2442601C2 |
ГЕПАТОПРОТЕКТОРНОЕ СРЕДСТВО | 2010 |
|
RU2444569C1 |
СРЕДСТВО, УСИЛИВАЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ И ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ | 2009 |
|
RU2421239C1 |
Изобретение относится к медицине, конкретно к фармакологии и эндокринологии. Средство для стимуляции роста организма содержит соматотропный гормон, иммобилизованный с помощью электронно-лучевого воздействия, путем внесения гормона в раствор низкомолекулярного водорастворимомого полимера, предварительно подвергшегося воздействию ионизирующего излучения в дозе 1-5 Мрад. Средство эффективно стимулирует рост организма при парентеральном и пероральном введении, обладает низкой иммуногенностью и может быть использовано в педиатрии и эндокринологии для лечения задержки роста, связанной с соматотропной недостаточностью. 5 пр., 6 табл., 2 ил.
Средство для стимуляции роста организма, представляющее собой соматотропный гормон, отличающееся тем, что соматотропный гормон с помощью электронно-лучевого воздействия иммобилизирован путем его внесения в раствор низкомолекулярного водорастворимого полимера, предварительно подвергшегося воздействию ионизирующего излучения в дозе 1-5 Мрад.
Колоскова Е.М | |||
Разработка и испытание препаратов пролонгированного действия рекомбинантного соматотропного гормона свиньи и сурфагона: Автореф | |||
дисс | |||
к.б.н., 1997, с.1-3 | |||
RU 2008133940 А, 27.02.2010 | |||
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕПАРАТА ИНСУЛИНА ДЛЯ ПЕРОРАЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ | 2006 |
|
RU2316339C1 |
RU 94006023 А1, 20.04.1996 | |||
US 20060269606 А1, 30.11.2006 | |||
US 20080139459 A1, 12.06.2008. |
Авторы
Даты
2012-06-10—Публикация
2011-01-31—Подача