Радиофармацевтическая композиция для терапии воспалительных заболеваний суставов на основе радионуклида 188Re и микросфер альбумина крови человека, а также состав и способ её получения
RADIOPHARMACEUTICAL COMPOSITION FOR THERAPY OF INFLAMMATORY JOINT DISEASES BASED ON RADIONUCLIDE 188RE AND HUMAN ALBUMIN MICROSPHERES, AS WELL AS A COMPOSITION AND A METHOD FOR PRODUCTION THEREOF

Описание изобретения:
188
Радиофармацевтическая композиция для терапии воспалительных заболеваний суставов на основе радионуклида Re и микросфер альбумина крови человека, а также состав и способ её получения.
188
Настоящее изобретение относится к ядерной медицине в общем и к радиофармацевтическим терапевтическим препаратам в частном. В качестве изобретения будет рассмотрен состав и способ получения суспензии полипептидных макромолекул диаметром 5-10 мкм, меченных радионуклидом рения (Re), а также способ применения полученной радиофармацевтической композиции в целях терапии ревматоидных заболеваний суставов.
На протяжении более четырех десятилетий радиосиновиортез (РСО) является доказанным важным методом для местного лечения хронических воспалительных заболеваний суставов в контексте медицинских и ортопедических достижений. Термин радиосиновиортез  был создан  Delbarre и др. [1] и означает восстановление (ортез) синовиальной оболочки под действием ионизирующего излучения. При внутрисуставном введении радиофармпрепаратов для РСО происходит локализация радиофармацевтического препарата (РФП) внутри сустава, что оказывает благоприятное воздействие на воспалительные процессы синовиальной оболочки. Терапевтический эффект достигается благодаря благотворному воздействию ионизирующего излучения на синовиальную пролиферацию, тормозя ее развитие и приводя к дальнейшему регрессу с последующим фиброзным уплотнением. Как результат - уменьшение воспалений в суставе и снижение болей.
В литературе можно встретить термин «радиосиновэктомия» - синоним термина «радиосиновиортез».
Первые описания метода принадлежат Ишидо (у животных) [2] и Fellinger и Schmid (применительно к людям) [3].
При локальном применении радиоактивных веществ, предпринимается попытка воздействовать на болезненный деструктивный процесс в суставе, что является альтернативой хирургической синовэктомии. В основном,  РСО предназначен для местного лечения практически всех видов хронических синовитов. Основными показаниями для РСО являются ревматоидный артрит, серонегативная спондилоартропатия, гемартроз при гемофилии, рецидивирующий внутрисуставной выпот (после артроскопии), пигментный виллонодулярный синовит, остеоартроз, после суставного протезирования и недифференцированные артриты. Большое исследование было проведено Kresnik и др. [4] на 2190 пролеченных суставов и показало высокую терапевтическую эффективность (73 ± 17) %. Наибольшее число ответов на лечение было получено при гемофилическом артрите. Помимо снижения воспалений при артритах, РСО позволяет привести к уменьшению гиперваскуляризации синовиальной оболочки с последующим значительным снижением эпизодов кровотечений. Ответ на ревматоидный артрит был ниже и зависел от стадии заболевания. Эффективность (73 ± 12) % была зарегистрирована у пациентов с первой стадией синартроза по классификации Стейнброкера и со значениями (52 ± 24) % у больных с третьей стадией (табл. 1). Для получения оптимального эффекта пациент должен получить лечение как можно раньше, насколько это возможно, для предотвращения развития артрита.
Таблица 1 – Ответ на лечение методом радиосиновэктомии различных суставов из исследования Kresnik и др.
Вид заболевания
Ответ на лечение (%)
Общее число
73 ± 17
Ревматоидный артрит
65 ± 15
Остеоартрит
52 ± 15
Гемофилический артрит
91 ± 4
I стадия РА
73 ± 12
II стадия РА
64 ± 17
III стадия РА
52 ± 24
90
186
169
Наиболее распространенными радиофармацевтическими препаратами, используемыми для РСО, являются: коллоид цитрата иттрия (Y) для коленных суставов, рений (Re) сульфид коллоид для средних суставов и эрбия (Er) цитрат коллоид для мелких суставов с оптимальным размером частиц от 2 мкм до 10 мкм [5]. Множество различных бета-излучающих радионуклидов применялись для мечения коллоидов и потенциально могут быть использованы для РСО в составе РФП (табл. 2).
Таблица 2  – Физические характеристики используемых радиоизотопов для радиосиновэктомии.
Радионуклид
β E<sub>max, </sub>МэВ
γ - излучение, % (кэВ)
Пробег в ткани, макс, мм
Глубина эффективного прохождения, мин, мм
Период полураспадаДни (д)Часы (ч)
Применяемая активность<sup>* </sup>из литературы (МБк)
Иттрий–90
2,26
-
11,0
3,6
2,7 д
185 – 250
Рений–186
0,98
9 (137)
3,7
1,2
3,7 д
37 – 185
Эрбий–169
0,34
-
1,0
0,3
9,5 д
15 – 37
Рений–188
2,10
15 (155)
11,0
3,8
17,0 ч
555 – 920
Гольмий–166
1,84
6 (81)
8,4
3,3
26,9 ч
1,111
Диспрозий–165
1,30
4 (90)
5,7
1,3
2,3 ч
9,990
Золото–198
0,95
95 (412)
3,9
1,0
2,7 д
18 - 370
Самарий–153
0,81
28 (103)
2,5
0,8
46,8 ч
590
188
188
Из мирового уровня техники известно использование вышеуказанных радионуклидов, в частности радионуклида Re, в качестве действующего вещества в составе РПФ при РСО. В основном для этих целей применяются неорганические коллоиды Re различного состава.
188
188
188
188
188
188
188
188
Так, например, известен способ получения радиофармацевтической композиции на основе радионуклида Re в виде оловянного коллоида [6]. В данном патенте защищается способ получения радиофармацевтической композиции из предварительно подготовленного набора реагентов и раствора натрия перрената (Re), получаемого из W/Re генератора. В основе данного способа лежит использование двух флаконов с вспомогательными лиофилизированными реагентами. В одном из флаконов находится олова дихлорид дигидрат и полисорбат-80, обеспечивающие образование коллоида с включенным в его состав радионуклидом рения-188. В другом флаконе находится стабилизатор рН. Последовательное смешение содержимого двух флаконов с элюатом W/Re генератора приводит к получению радиофармацевтической композиции, действующим веществом которой являются коллоидные частицы, содержащие радионуклид Re. Образованные частицы находятся в изотоническом 0,9 % физиологическом растворе. Их размер лежит в диапазоне от 2 до 10 мкм (приемлемый размер частиц для проведения внутрисуставной инъекции) с выходом мечения более 80 %, радиохимическая чистота препарата более 90 %, рН готовой композиции лежит в интервале 3,2 – 5,9. Параметр выхода мечения частиц в заданном диапазоне очень важен, так как частицы с размерами менее 2 мкм имеют повышенную вероятность выхода из области сустава, диффундируя в теле пациента, что приводит к увеличению необоснованных лучевых нагрузок при проведении РСО. Но в данном случае, образование частиц нужного размера носит статистический характер, так как их формирование происходит в ходе реакции из низкомолекулярных продуктов. В защищаемом нами изобретении будет использован более узкий диапазон частиц, а именно – от 5 до 10 мкм, что уменьшит вероятность выхода радиоактивности из сустава. Обеспечить такой точный контроль будет возможно благодаря использованию полипептидного носителя уже заданного размера, в состав которого будет инкорпорировать радионуклид Re, что, в свою очередь, позволит добиться выхода мечения более 95 %.
В качестве таких полипептидных макромолекул возможно использовать микросферы альбумина крови человека, применение которых в качестве носителя радионуклидов в составе РФП уже не одно десятилетие изучается в мировой практике, в первую очередь по причине их сродства с организмом человека.
188
188
188
Авторами заявки на патент на изобретение [7] защищается состав и способ получения радиофармацевтического препарата на основе радионуклида рения-188 или рения-186 и микросфер альбумина крови человека диаметром от 20 до 40 мкм, а также возможность осуществления прикладного применения полученной радиофармацевтической композиции в целях терапии нерезектабельных злокачественных образований в печени. В основе состава лежит использование трех флаконов с лиофилизированными вспомогательными веществами, последовательное смешение которых приводит к образованию инъекционной формы препарата, что является основой способа получения, защищаемого в заявке на патент. Образованный препарат состоит из микросфер альбумина крови человека с инкорпорированными в состав полипептидной молекулы ионами рения-188 (получают из W/Re генератора, либо из стационарного экстрактора)  или рения-186 (получают в ядерном реакторе). Размеры образовавшихся частиц способствуют проведению трансартериальной радиоэмболизации капилляров, питающих клетки карциномы печени. Таким образом, синергетическое воздействие уменьшения кровоснабжения опухолевых клеток с локальным воздействием ионизирующего излучения приводит к целевым цитотоксическим эффектам. В данной заявке защищается использование микросфер альбумина крови человека, меченных радионуклидом Re, как и в настоящей формируемой заявке на патент, однако, принципиальная разница заключается в составе наборов для приготовления радиофармацевтической композиции, а именно в количестве реагентов, а также в диаметре меченых микросфер. Как следствие, отличается и дальнейшее практическое применение готового РФП.
186/188
+
186/188
-
188
2
3
3
4
3
3
Также известен способ получения меченных радионуклидами рения-188 или рения-186 микросфер сывороточного альбумина крови человека, где рений на пригодной для мечения микросфер альбумина стадии находится в виде Re-трикарбонил иона (Re-(HO)(CO))) [8], образование которого происходит за счет взаимодействия ReO c BHNH в качестве восстановителя в атмосфере монооксида углерода. Данный способ способен усложнить процесс производства готового РФП, так как необходимо проводить работы в атмосфере монооксида углерода. В защищаемом нами способе получения меченых радионуклидом Re микросфер, такая необходимость отсутствует.
188
Стоит отметить патент [9], в котором в качестве потенциальных носителей радионуклида Re выступают не только микросферы сывороточного альбумина крови человека, но полипептидные молекулы в общем, в составе которых не менее 6 % аминокислот содержат сульфгидрильную группу в боковой цепи. Данная белковая композиция предварительно обрабатывается восстанавливающим агентом, способным восстанавливать дисульфиды до сульфгидрилов перед радиомечением. Согласно формуле изобретения защищается пептидная композиция, содержащая в качестве бета-излучателя радиоактивный изотоп Re-186, Re-188, или комбинацию Re-186 и Re-188. Указанная композиция предполагает по существу: сферическую форму микросферы радиоизотопно меченого белка (пептида) сферической формы, применяемые в целях проведения лучевой терапии млекопитающего. Сферические микросферы содержат радиоактивный изотоп, выбранный из группы, состоящей из Re-186, Re-188 или сочетания Re-186 и Re-188; указанные микросферы имеют диаметр от 10 до 30 мкм. По описанию изобретения белок - в том числе, альбумин. Однако размер меченных рением-188 микросфер, лежащий в защищаемом нами интервале, является оптимальным для проведения именно РСО, так как превышение диаметра более 10 мкм может способствовать увеличению сложности захвата микросфер макрофагами внутренней поверхности синовиальной оболочки сустава.
188
В задачи настоящего изобретения входит создание суспензии полипептидных макромолекул, меченных изотопом Re, для целей ядерной медицины с устранением вышеизложенных недостатков уже имеющихся в мировой практике разработок, с дальнейшим применением полученной радиофармацевтической композиции в целях терапии воспалительных заболеваний суставов.
В качестве первого объекта изобретения будет рассмотрен состав набора для приготовления суспензии полипептидных биодеградабельных микрочастиц. Набор для приготовления РФП состоит из трех флаконов из дрота для лекарственных средств вместимостью 10 мл, герметично укупоренных резиновыми пробками и обжатых алюминиевыми колпачками. На каждый из флаконов набора нанесена этикетка с обозначением номера и серии. В каждом флаконе реагенты находятся в лиофилизированной форме (табл. 3). Содержимое каждого флакона стерильно.
188
Таблица 3. Состав набора лиофилизатов для приготовления суспензии микросфер альбумина, меченных радионуклидом Re активностью от 37 до 1000 МБк.
Наименованиелиофилизатов
Флакон № 1
Флакон № 2
Флакон № 3
Аскорбиноваякислота, мг
SnCl<sub>2</sub>2H<sub>2</sub>O,мг
МСА 5-10 мкм,мг
Твин-80,мг
K,Na виннокислый, мг
Набор лиофилизатов для изготовления
7
11,4
5
1,25
10,0
2
2
6
8
6
.
Во флаконе № 1 содержится стерильный лиофилизат смеси восстановителя – дихлорида олова 2-х водного (SnCl2HO) и антиоксиданта – аскорбиновой кислоты (CHO). Олова дихлорид 2-х водный является восстановителем рения до более низкого валентного состояния.
64
124
26
Во флаконе № 2 содержится стерильный лиофилизат смеси носителя атомов радионуклида – микросфер альбумина человека диаметром от 5 до 10 мкм и эмульгатора – полисорбата-80 (CHO). МСА представляют собой сферические монолитные частицы с зеркальной поверхностью, плотность их составляет (1,26 ± 0,12) г/см3. В 5 мг МСА содержится (28 500 000 ± 545 000) шт., средний радиус МСА ~7,5 мкм. Tween-80 в составе компонентов для приготовления суспензии используется для улучшения смачиваемости микросфер альбумина, так как их поверхность обладает гидрофобными свойствами.
188
Во флаконе № 3 содержится стерильный лиофилизат трансхелатора и стабилизатора рН. Для этих целей используется соль тартрат-Na, K (натрий-калий виннокислый), который является лигандом, образующим комплекс с Re с низкой константой стабильности с последующим перелигандирующим свойством. Кроме этого, натрий-калий виннокислый является реагентом, поддерживающим буфферность реакционной смеси и выполняющий роль стабилизатора pH.
Следующим объектом защиты является способ приготовления инъекционной формы готового РФП на основе микросфер альбумина крови человека 5-10 мкм и рения-188, состоящий из трех этапов:
Этап № 1
188
Изотонический раствор натрия перрената (Re) объемом от 2 до 4 мл и активностью от 37 до 1300 МБк/флакон путем прокола резиновой пробки переносится одноразовым стерильным шприцем в флакон со стерильным лиофилизатом № 1, который затем устанавливается в шейкер с частотой вращения 100-150 об/мин на 5 минут. В результате во флаконе № 1 образуется раствор с величиной рН от 1,5 до 2,5.
Этап № 2
о
По завершении предыдущего этапа образовавшийся во флаконе № 1 раствор путем прокола резиновой пробки отбирают одноразовым стерильным шприцем. Как только весь раствор собран, снимают иглу и на шприц одевают мембранный фильтр с диаметром пор 0,22 мкм, устанавливают новую иглу и фильтруют содержимое шприца путем прокола резиновой пробки во флакон со стерильным лиофилизатом № 2, обеспечивая таким образом дополнительную стерилизацию раствора, попадающего во флакон № 2. Затем флакон № 2 помещают в печку, где нагревают при температуре 90-99 С, периодически перемешивая. Время нагрева зависит от объема нагреваемого раствора, при величине в 2 мл время нагрева составляет 1 час, при 3-х мл - полтора часа, а при 4-х мл - 2 часа. Такой интервал нагрева объясняется уменьшением концентрации реагирующих веществ, а значит необходимостью продления времени реакции для достижения схожих результатов. По завершении нагрева во флаконе № 2 образуется суспензия микросфер альбумина, меченных изотопом рения на 60-80 %, значение рН раствора находится в интервале от 1,5 до 2,5.
Этап № 3
По завершении предыдущего этапа, флакон № 2 достают из печки и оставляют остывать при комнатной температуре на 10-20 минут. Остывшую суспензию путем прокола резиновой пробки отбирают стерильным одноразовым шприцем и переносят во флакон с лиофилизатом № 3, который затем помещают в шейкер на 10 мин при частоте оборотов 100 об/мин. После перемешивания образуется суспензия микросфер альбумина с выходом реакции мечения не менее 95 %, величина рН надосадочной жидкости лежит в интервале от 2,5 до 3,5. Содержимое флакона № 3 представляет собой готовую инъекционную форму радиофармацевтической композиции.
188
В результате была получена суспензия полипептидных макромолекул (МСА), меченных радионуклидом Re, состав которой приведен в табл. 4.
188
Таблица 4. Состав набора лиофилизатов для приготовления суспензии микросфер альбумина, меченных радионуклидом  Re активностью от 37 до 1000 МБк.
Рений-188
37 – 1000 МБк
Микросферы альбумина
1,25–2,5 мг
Аскорбиновая кислота
1,75–3,5 мг
Олова дихлорид 2-х водный
2,85–5,7 мг
Полисорбат-80
0, 312–0,625 мг
Калий-натрий виннокислый 4-х водный
2,5–5,0 мг
Натрия хлорид
9,0 мг
Вода для инъекций
1 мл.
188
188
Была исследована возможность использования суспензии микросфер альбумина 5 – 10 мкм, меченных радионуклидом Re, в медицинских целях в качестве потенциального радиофармацевтического препарата терапевтического назначения. МСА, меченные изотопом Re, были исследованы на лабораторных животных (кролики 6 шт., самки весом 1,5 кг в среднем, и крысы 24 шт., самки весом 180 г в среднем) с искусственно созданной  моделью острого асептического синовита коленного сустава у половины животных из каждой группы. Для выполнения исследований крысам интраартикулярно в сустав вводили 0,05 мл препарата с объемной активностью 70,8 МБк/мл, дозировка для кроликов составила 0,1 мл препарата с объемной активностью 192,0 МБк/мл, т.е. 3,6 и 19,2 МБк на животное соответственно.
188
Полученные данные показали, что после внутрисуставного введения исследуемого РФП интактным крысам, большая часть активности (через 3 ч более 95 %, в остальные временные точки – более 97 %) оставалась фиксированной в суставе на протяжении 72 часов исследования. Накопление в здоровых органах и тканях не превышало 0,5-0,8 %. Схожие результаты были получены для животных с моделью патологии коленного сустава. Таким образом, можно говорить о том, что размер меченных микросфер является оптимальным для фиксации источника ионизирующего излучения в целевом органе, а именно в суставе. Основным источником дозовых нагрузок на здоровые ткани, с большой долей вероятности, были несвязанные ионы Re, диффундирующие из полости сустава (один из показателей качества готового РФП – это выход мечения не менее 95 %).
188
Терапевтическая эффективность РФП на основе микросфер альбумина 5-10 мкм с рением-188 в организме животных с модельной патологией была тоже изучена. Исследования терапевтической эффективности РФП «МСА 5-10 мкм, Re» показали эффективность внутрисуставного введения РФП по критериям снижения болевой чувствительности пораженной конечности у крыс и положительной динамики восстановления двигательной активности у кроликов в течение 7 дней.
Таким образом, защищаемый состав лиофилизированных наборов для приготовления, а также способ получения радиофармацевтического препарата на основе микросфер альбумина крови человека и β- эмиттирующего радионуклида рений-188 можно считать потенциальным лекарственным средством для терапии суставных заболеваний. Результаты исследований на животных подтверждают его функциональную пригодность и безопасность применения.
Литература:
1. Delbarre F., Cayla J., Menkes C.J., Aignan J., Roucayrol J.C., Ingrand J. La synoviorthèse par les radioisotopes.// Presse Med. Vol. 76, 1045–1050, 1968.
2. Ishido C., Über die Wirkung des Radiothoriums auf die Gelenke.// Strahlentherapie Vol. 15, 537–544, 1923.
3. Fellinger K., Schmid J., Die lokale Behandlung der rheumatischen Erkrankungen.// Wiener Z Inn Med. Vol. 33, 351–363, 1952.
4. Kresnik E., Mikosch P., Clinical outcome of radiosynoviorthesis: a meta-analysis including 2190 treated joints.// Nucl Med Commun Vol. 23, 683–688, 2002.
5. Schneider P., Farahati J., Reiners C., Radiosynovectomy in Rheumatology, Orthopedics, and Hemophilia// J. of Nuc. Med.// Vol. 46, 48S-54S, 2005.
6. Кодина Г.Е., Малышева А.О., Клементьева О.Е., Лямцева Е.А., Таратоненкова Н.А., Вороницкая Н.Н., Симоненко Н.П., Графскова Т.А., Радиофармацевтическая композиция для радиосиновэктомии и способ ее получения, патент РФ № 2624237.
7. Зверев А.В., Дороватовский С.А., Петриев В.М., Скворцов В.Г., Галкин В.Н., Каприн А.Д., Радиофармацевтический препарат для терапии первичной гепатоцеллюлярной карциномы и метастатических образований в печень, а также состав и способ его получения, заявка на патент РФ № 2017135839.
8. Yu Chia-Yu, Lee Te-Wei, Chen Su-Jung, Chen Liang-Cheng, Lin Chen-Hong, Method for making Rhenium-186/188 labeled human serum albumin microspheres and kit for making the same and method for using the kit, US 2013172532.
9. Day D.E., Ehrhard G. J., Zinn K. R., Radiolabeled protein composition and method for radiation synovectomy, US 5403573