CC BY
34
74. Mechetner E.B., Shipova L.Y., Baranov V.N., Agranovich I.M. II Oncodevelop.proteins and clinical applications. — Moskou, 1990.
75. Moravia A., Levskin Y. I/ Prevent medicine. — 1992. — Vol. 21. — P. 151 — 161.
76. Morozov V.A., Saal F., Yessain A. et al. Intervir. — 1991. — Vol. 32.
— P. 253—257.
77. Myasisheva N. V. II Biomical and Physiology of vitamin B12. — London, 1990. — P. 193—198.
78. Rovensky Y.A., Bershadsky A.D., Vasiliev J.M. et al. // Exp.Cell Res.
— 1991, —Vol. 197.— P. 107—112.
79. SenjutaN., Pavlish O., Gurtsevich V. II Lancet. — 1991. — Vol. 338.
— P. 1394.
80. Sokova O.P. et al. // Cancer Genet.Cytogenet. — 1992. — Vol. 58.
— P. 24—28.
81. Spitkovsky D.D., Royer-Pokora D., Delins H. et al. // Nucleic Acids Res. — 1991. — Vol. 20, № 4. — P. 797—803.
82. Stavrovskaya A.A., Djuraeva F.N., Stromskaya T.P. II J. Cancer Res.Clin.Oncol. — 1990. — Vol. 117. — P. 95—96.
83. Tichonencko F.T. et al. // Virus.Genes. — 1990. — Vol. 3. — P.267—269.
© А.Б.Сыркин, 1992 УДК 616-006:061.6
А.Б.Сыркин
Научно-исследовательский институт экспериментальной диагностики и терапии опухолей
НИИ экспериментальной диагностики и терапии опухолей
В 1981 г. организован Научно-исследовательский институт экспериментальной диагностики и терапии опухолей (НИИ ЭДиТО), первым директором которого был проф. Л.В.Мороз. Институт входит в состав Онкологического научного центра РАМН.
Основными направлениями фундаментальных и прикладных исследований института являются поиск, изучение и создание новых противоопухолевых препаратов, усовершенствование других видов терапии, разработка новых подходов к диагностике и профилактике опухолей.
В институте имеется весь комплекс подразделений, необходимых для создания и исследования новых противоопухолевых препаратов. Синтез и выделение новых соединений ведутся в лаборатории химии противоопухолевых соединений (С.Я.Мельник) и группах химии природных соединений (Ф.Ф.Бланко) и пептидов (Л.И.Смирнова). Противоопухолевая активность новых соединений определяется в отделе экспериментальной химиотерапии (Г.К.Герасимова), в группах первичного отбора in vitro (О.С.Жукова), in vivo (Н.Я.Юрченко), изучения противоопухолевых веществ (А. Л .Коновалова) , природных веществ (Е.М.Трещалина), гормональных веществ (З.С. Смирнова), экспериментальной терапии метастазов (А.М.Козлов). Перспективные соединения передаются в лабораторию разработки лекарственных форм (Н.А.Оборотова) и лабораторию химикофармацевтического анализа (Б.С.Кикоть).
Переносимость и биодоступность соединений с выявленной противоопухолевой активностью в виде лекарственной формы изучаются в отделе фармакологии и токсикологии (А.Б.Сыркин), в лаборатории токси-
84. Tichonenko А.Т. et al. // Virology. — 1991. — Vol. 181. — P.367—370.
85. Tint I.S., Bershadsky A.D., Vasiliev I.M. 11 Proc.Nat.Acad.Sci. USA. — 1991. — Vol. 88. — P. 6318—6322.
86. Tint I.S., Hollenbeck P.I., Verkhovsky A.B. et al. // J.Cell Sci. — 1991. — Vol. 98. — P. 375—384.
87. Turusov К5., Truchanova L.S., Parfenov V.D. II Cancer Lett. — 1991. — Vol. 56. — P. 29—36.
88. Yasova A.JC, Goussev A.I., Poltoranina V.S., Yakimenko E.F. II Immun.Lett. — 1990. — Vol. 25. — P.325—330.
89. Zaridze D.G. II Recent progress in research on nutrition and cancer. — Nagaya, 1991. — P. 203—207.
90. Zaridze D.G., Safaev R.D., Belitsky G.A. et al. IIIARC Scientific Publications. — 1991. — Vol. 105. — P. 485—488.
91. Zaitseva M.B., Moshnikov S.A., Kozhich A.T. et al. // Scand.J.Immunol. — 1992. — Vol. 35 — P. 267—274.
Поступила 02.06.92. / Submitted 02.06.92.
A.B.Syrkin
The Research Institute of Experimental Diagnostics and Therapy of Tumors
Research Institute of Experimental Diagnostics and Therapy of Tumors
The Research Institute of Experimental Diagnostics and Therapy of Tumors (RIEDTT) was established in 1981 under the head of Professor L.V.Moroz. The Institute is a division of the Cancer Research Center of the RAMS.
The main trends of fundamental and applied research at the Institute include search for, study and development of new antitumor drugs, improvement of therapeutic modalities, working out of new approaches to diagnosis and prevention of tumors.
The Institute incorporates a complex of units necessary for development and study of new antitumor drugs. Synthesis and isolation of new compounds are carried out at the Laboratory of Antitumor Compounds Chemistry (S.Ya.Melnik) and groups of natural compound (F.F.Blanko) and peptide (L.I.Smimova) chemistry. Antitumor activity of new compounds is assessed at the Experimental Chemotherapy Unit (G.K.Gerasimova) and groups of primary screening in vitro (O.S.Zhukova), in vivo (N.Ya.Yurchenko), study of antitumor compounds (A.L.Konovalova), natural compounds (E.M.Treschalina), hormonal substance (Z.S.Smirnova) and experimental metastasis therapy (A.M.Kozlov). Promising compounds are passed over to the Drug Development Laboratory (N.A.Oborotova) and the Laboratory of Chemical and Pharmaceutical Analysis (B.S.Kikot).
Tolerance and bioavailability of compounds with antitumor activity as pharmaceutical forms are studied at the Pharmacology and Toxicology Laboratory (A.B.Syrkin), the Drug Toxicology Laboratory (LM. Mikhailova),
41
Биоконтроль (токсичность, пирогенность) Biocontrol Itoxldty, pyrogenldty)
Схема фармакотоксикологических исследований
* Программа мини-токси зависит от химической структуры соединения и выявляет преимущества в переносимости нового препарата перед известными.
Diagram of pharmacotoxicological investigations
* The mini-foxi program depends upon fhe compound chemical structure and is to reveal advantages of the new drug with respect to tolerance over medicines already known..
колонии лекарств (Л.М.Михайлова), группах патоморфологии (Т.Н.Гаврилова) и фармакокинетики и биодоступности (Н.И.Зимакава). Действующие начала (субстанции) новых препаратов нарабатываются в опытно-наработочной лаборатории (В.Н.Толкачев) в количествах, необходимых для предклинического и клинического изучения в рамках I и II фаз. Наработку готовых лекарств для клинического изучения производит соответствующая труппа (Т.И.Клоч-кова). На этом этапе объединенными усилиями химиков, технологов и фармацевтов создается лабораторно-технологический регламент на производство препарата для подготовки к передаче технологии на опытно-промышленное, а затем и промышленное производство.
После подведения итогов предклинического изучения в Фармакологический комитет направляются соответствующие документы для получения разрешения на клинические испытания.Основные классы химических соединений, в которых ведется поиск новых противоопухолевых препаратов, следующие: нитрозомочевины, комплексные соединения платины, триазеноимидазолы, гормоноцитостатики, гидразоны стероидных гормонов, хлорэтиламины, модифицированные нуклеозиды, полисахариды, пептидные гормоны, ферменты. Модели отбора новых противоопухолевых препаратов: 1) трансплантированные опухоли мышей и крыс, включая опухоли с приобретенной устойчивостью, 2) индуцированные опухали мышей и крыс, 3) спонтанные опухоли животных, 4) стационарные клеточные культуры меланомы и толстой кишки человека, 5) первичные краткосрочные культуры опухолей человека, 6) опухоли человека, пересаженные под капсулу почки, 7) опухоли человека, трансплантированные иммунодефицитным мышам и крысам. Последовательность фармакотоксикологических исследований представлена на схеме.
groups of pathomorphology (T.N.Gavrilova), pharmacokinetics and bioavailability (N.I.Zimakova). Active agents (substances) of new drugs are produced at the Experimental Manufacture Laboratory (V.N.Tol-kachev) in amounts needed for preclinical and phase I, II clinical studies. A special group (T.I.Klochkova) is engaged in manufacture of drugs ready for clinical trial. At this stage laboratory and technology reglaments for production of the drug are developed by joint action of chemists, technologists and pharmaceutists to be further passed over to experimental industrial and industrial production units.
After results of the preclinical study are summed up a set of papers are submitted to the Pharmacology Committee for permission of clinical trial.
The main classes of chemical compounds for development of new antitumor drugs are as follows: nitrosoureas, platinum complexes, triazenoimidazoles, hormono-cytostatics, hydrazones of steroid hormones, chlo-roethylamines, modified nucleozides, polysaccharides, peptide hormones, enzymes. Screening models of new antitumor drugs incorporate 1) transplanted tumors of rats and mice including neoplasms with acquired resistance, 2) induced rat and mouse tumors, 3) spontaneous animal tumors, 4) stationary cell cultures of human melanoma and colonic carcinoma, 5) primary short-term human tumor cultures, 6) subrenal capsule human tumor implants, 7) human tumor implants to nude rats and mice. The sequence of pharmacotoxicological investigations is presented in the diagram.
During the last years a carbohydrate-containing nitrosourea derivative aranose (synthesized under the head of M.N.Preobrazhenskaya) has been recom-
В последние годы углеводсодержащее производное нитрозомочевины — араноза (руководитель синтеза М.Н.Преображенская) рекомендовано к практическому применению для лечения меланомы и продолжает исследоваться в клинике. Другие производные нитрозомочевины и имидазолкарбоксамида успешно проходят клинические испытания по II фазе. Комплексное соединение платины—платин (цисдиги-дроксиламиндихлороплатина, II) (предложено А.И.Стеценко) разрешено к практическому применению для лечения злокачественных опухолей яичка и яичника. Комплексное соединение платины 2-й генерации — циклоплатам (III) (руководитель синтеза П.А.Чельцов) передано на I фазу клинических испытаний. На I фазу в клинику переданы также тести-фенон (I) и кортифен (II). Ряд других препаратов находится на разных стадиях изучения (см. таблицу).
Стадии изучения и создания препаратов, исследованных в НИИ ЭДиТО
Предклиниче-ские исследования Клинические исследования Рекомен-
дованы и ис-
1 фаза II фаза пользуются в
практике
Гидразоны сте- Циклоплатам Производное Розевин —
роидных Кортифен нитрозомоче- воспроизве-
гормонов Тестифенон вины денный вин-
Асалин Производное бластин
ИМБ-97 имидазолкар- Платин
Сарколизин боксамида Араноза
(для инъекций) Рибамидил —
Ьаспарагиназа воспроизве-
Глюкоспаза денный вира-
Лизиноксидаза зол
Липохромин Кальция фоли-
Митоксантрон нат — воспро-
Сетреме - медь- изведенный
содержащее лейковорин
соединение
Исследования механизма и закономерностей биологического действия противоопухолевых препаратов привели к установлению ряда новых фактов.
Основной задачей лаборатории клеточного метаболизма является изучение молекулярных механизмов действия новых и уже применяемых в клинике противоопухолевых препаратов. В этом плане выявлена важная роль рецепторов гормонов и нейромедиаторов в реализации противоопухолевого эффекта цитостатиков. На поверхности клеток перевиваемых опухолей обнаружены и охарактеризованы рецепторы нейромедиаторов. Показано, что ряд противоопухолевых препаратов разных классов (сарколизин, актиномицин и др.) с высокой степенью специфичности связываются с этими рецепторами, меняя их число и чувствительность к природным лигандам, что приводит к дезорганизации или блокированию ответа опухолевых клеток на действие митогенов.
Установлено, что протеинкиназа С является важной
mended for practical use in treatment for melanoma and continues to be studied clinically. Other derivatives of nitrosourea and imidazolecarboxamide are a success in phase II clinical trial. A platinum complex platin (cis-dihydroxylamminedichloroplatinum, II) (proposed by A.I.Stetsenko) is sanctioned for practical use in treatment for malignant tumors of the testis and ovary. A second generation platinum complex cycloplatam (III) (synthesized under the head of P.A.Cheltsov) is passed over to phase I clinical trial. Testifenon (I) and cortifen (II) are also on phase I clinical trial. A number of other drugs are at different stages of the study (see the table).
Stages of drug study and development at the RIEDTT
Precllnlcal study Clinical trial Recommended and used In practice
phase 1 phase II
Hydrazones of Cycloplatam Nitrosourea Rosevin —
steroid Cortifen derivative reconstituted
hormones Testifenon Imldazoie- vinblastine
IMB-97 carboxamide Platin
Asalln derivative Aranose
Sarcolysin (for Rlbamldyl —
Injections) reconstituted
L-asparaglnase vlrasoi
Glucospase Calcium
Lyslnoxydase follnate —
Mltoxanthron reconstituted
Setremed — leucovorin
copper-
containing
compound
Investigations of mechanism and regularities of antitumor drug biologic action have resulted in discovery of new facts.
Activities of the Laboratory of Cellular Metabolism are aimed at study of molecular mechanisms of action of new antitumor drugs and those used in the clinical practice. A significant role of hormone and neuromediator receptors is discovered in realization of antitumor effect of cytostatics. Neuromediator receptors are found on the surface of transplanted tumors and characterized. A number of antitumor drugs belonging to different classes (sarcolysin, actinomycin etc.) with high degree of specificity are shown to bind to these receptors and change their number and sensitivity to natural ligands which results in desorganization and blockade of the tumor cell response to action of mitogens.
The proteinkinase C is proven to be an important target for some antitumor drugs. New data are obtained about the structure of DNA supramolecular complexes of neoplastic and normal cells as a target of antitumor drug action. In particular, 3 groups of disulfide bonds are discovered in the DNA-protein complex that control DNA subunits compatible in size with transcriptons, re-plicons and domain-cluster structures of eukaryotic cells. The disulfide bonds of tumor cells (leu-
мишенью в действии некоторых противоопухолевых препаратов. Получены новые данные о структуре надмолекулярных комплексов ДНК опухолевых и нормальных клеток как мишени действия противоопухолевых препаратов. В частности, установлены 3 группы дисульфидных связей в комплексе ДНК—белок, которые контролируют субъединицы ДНК, соразмерные транскриптонам, репликонам и доменокластерным структурам клеток эукариот. Показана большая чувствительность дисульфидных связей опухолевых клеток (лейкоз Р388), чем нормальных, к действию ряда агентов. Эти данные дают рациональное объяснение определенной избирательности действия противоопухолевых препаратов, повреждающих дисульфидные связи (алкилирующие соединения, платиновые препараты и др.).
Разработаны краткосрочные биохимико-фармаколо-гические тесты для выявления больных гемобластоза-ми, устойчивыми к цитозару, винкристину, позволяющие оценивать биохимические механизмы устойчивости бластных клеток.
Совместно с Институтом проблем Управления РАН разработана наиболее полная из известных в настоящее время математическая модель биосинтеза пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, синтеза ДНК и РНК (более 60 ферментов) и действия антиметаболитов на этот комплекс реакций. Модель используется для изучения регуляторных связей внутри изучаемого комплекса реакций и создания гипотез оптимального сочетания антиметаболитов для опухолей с разной чувствительностью к ним.
Совместно с лабораторией медицинской кибернетики ОНЦ оценена информативность экспериментальных тестов, используемых для прогноза клинической активности противоопухолевых препаратов. Компьютерный анализ показал, что используемые при поиске новых препаратов экспериментальные модели опухолей не позволяют выявлять препараты, эффективно воз-
kemia P388) are shown to be more sensitive to some agents than normal cells. These data give a rational explanation of certain selectiveness of action of some antitumor drugs that damage the disulfide bonds (alkylating compounds, platinum complexes, etc.).
Short-term biochemical and pharmacological tests have been developed for detection of hemoblastoses resistant to cytosar, vincristine, that allow assessment of biochemical resistance mechanisms of blasts.
Together with the Institute of Management Problems of the RAS we have developed a mathematical model for biosynthesis of purine and pyrimidine nucleotides, DNA and RNA synthesis (more than 60 enzymes) and action of metabolites on this complex of reactions which is the most complete among all mathematical models known so far. The model is used to study regulatory bonds in the reaction complex under consideration and to derive hypotheses of optimal combination of antimetabolites for tumors of different sensitivity to them.
Together with the Laboratory of Medical Cybernetics of the CRC we have estimated informative content of experimental tests used in prognosis of clinical activity of antitumor drugs. A computer-based analysis has shown that experimental tumor models do not allow discovery of drugs efficient against human tumors such as pancreatic, gastric, colonic, small intestinal cancers and some others. We have also found some highly informative characteristics for prognosis of drug efficacy in treatment for lung, prostatic and some other cancers.
Software and information technology of the data bank of antitumor drugs are developed (G.N.Aprysh-ko). The data bank is composed of 6 data bases bound with the drug code, as follows structural formulae;
nomenclature characteristics and descriptor data; physical and chemical properties; cytotoxic activity;
действующие на такие опухоли человека, как рак поджелудочной железы, желудка, толстой и тонкой кишок и др. В то же время найдены некоторые высокоинформативные показатели, позволяющие прогнозировать эффективность препаратов в отношении рака легкого, предстательной железы и др.
Разработаны программные средства и информационная технология банка данных по противоопухолевым препаратам (Г.Н.Апрышко). Банк данных построен по модульному принципу и содержит 6 связанных кодом препарата баз данных:
по структурным формулам, по номенклатурным характеристикам и паспортным данным, по физико-химическим свойствам, по цитотоксической активности, по противоопухолевым свойствам, по токсическим свойствам.
Банк данных реализован на персональном компьютере IBM PS-2. Программное обеспечение банка позволяет проводить ввод, хранение и поиск по всем перечисленным группам данных, включая структурный и подструктурный поиск, а также визуализировать данные в удобном для использования виде (включая графические изображения химических структурных формул).
В группе первичного отбора противоопухолевых препаратов in vivo используются следующие линии опухолевых клеток человека: карциномы толстой кишки (линия WiDr), карциномы молочной железы (линия МаТи), немелкоклеточного рака легкого (линия А-549), карциномы яичника (линия CaOv), меланомы (линия MeWo) и моноцитарного лейкоза (линия L-41). Данные линии дифференциально чувствительны к основным классам клинических препаратов: цитозару, 5-фторурацилу, метотрексату, цис-ДДП, сарколизину, адриамицину, рубомицину, винкристину, НММ и ACNU.
Общее число веществ, прошедших первичный отбор, составило 1060, из них противоопухолевую активность проявили 15 соединений.
В группе изучения противоопухолевых веществ создаются штаммы резистентных опухолей. За последние годы созданы 4 штамма (лейкоза L-1210), резистентных к нитрозоалкилмочевинам, и 3 штамма, резистентных к комплексным соединениям платины МОРС-406/ДДП, L-1210/ДДП, Р388/циклоплатам.
Проводятся также исследования, направленные на снижение токсичности и повышение эффективности отобранных и переданных на клинические испытания препаратов.
Группой изучения гормональных веществ показано, что меланостатин за счет повышения толерантности организма к цитотоксической терапии позволяет применять токсические дозы циклофосфана и адриамици-на и тем самым усиливать их противоопухолевый эффект. Проведена работа по выбору перевиваемых опу-
antitumor properties;
toxicity.
The data bank is IBM PC-2 based. The bank software provides for input, storage and retrieval of data in all the above-mentioned groups including structural and substructural retrieval, as well as visualization of the data (including graphic display of chemical structural formulae).
The primary in vivo screening of antitumor drugs uses the following human tumor cell lines: colonic carcinoma (WIDR), breast carcinoma (MaTu), non-small cell lung carcinoma (A-549), ovarian carcinoma (CaOv), melanoma (MeWo) and monocytic leukemia (L-41). These lines exhibit differential sensitivity to main classes of chemical drugs, i.e. cytosar, 5-fluorou-racil, methotrexate, c/s-DDP, sarcolysin, adriamycin, rubomycin, vincristine, NMU and ACNU.
There are 1060 substances that have passed the primary screening of which 15 compounds possess antitumor activity.
The group of antitumor substances culture strains of refractory tumors. For the last years they have obtained 4 strains (leukemia L-1210) resistant to nitro-soalkylureas and 3 strains resistant to platinum complexes MOPC-406/DDP, L-1210/DDP, P388/cyclo-platam.
Investigations are carried out with the aim to decrease toxicity and increase efficiency of the selected drugs ready for clinical trial.
The group of hormonal substances has shown that melanostatin increases tolerance to cytostatic therapy and therefore allows administration of toxic doses of cy-clophosphane and adriamycin thus ensuring enhancement of the antitumor effect. A research in selection of tumors for transplantation and their orthotopic variants has been carried out. It has been proven that cancer of the uterine cervix RSM-5 implanted to the uterus may be used for screening of progestin derivatives, and melanoma B-16 becomes sensitive to estrogens after administration of corticosteroids and castration.
The group of natural substances has evaluated prospects of polysaccharide- and phospholipide-based agents of natural origin as antitumor and adjuvant drugs. An experimental model is constructed for screening of antitumor drugs to be used in treatment for malignant tumor pleuritis, and a technique is worked out of experimental intrapleural tumor implantation. Regularities of action of antileukemic enzyme L-asparagi-nase in immobilization on bioundegradable polymers are established. A new class of antitumor drugs is developed on the basis of ascorbigent derivatives with a cytotoxic group.
The group of experimental metastasis therapy has created an experimental model for evaluation of antimetastatic activity of drugs. In order to increase adequacy of the experimental models to actual clinical situations new methods of ectopic transplantation of
холей и их ортотопических вариантов. Установлено, что рак шейки матки РШМ-5, перевитый в матку, может использоваться для отбора производных прогести-нов, а меланома В-16 на фоне кастрации и введения кортикостероидов становится чувствительной к эстрогенам.
В группе изучения природных веществ оценена перспективность использования в онкологии в качестве противоопухолевых и вспомогательных средств препаратов на основе полисахаридов, фосфолипидов природного происхождения. Создана экспериментальная модель для скрининга противоопухолевых препаратов, предназначенных для лечения злокачественного опухолевого плеврита, и разработан метод внутриплев-ральной прививки опухолей в эксперименте. Установлены закономерности действия противолейкозного фермента L-аспарагиназы при иммобилизации на био-недеградируемом полимере. Найден новый класс противоопухолевых препаратов, созданных на основе производных аскорбигентов с цитотоксической группой.
Группой экспериментальной терапии метастазов разработана экспериментальная модель для оценки ан-тиметастатической активности препаратов. Для повышения степени адекватности экспериментальных моделей клинической ситуации разработаны новые способы эктопической трансплантации ряда перевиваемых опухолей (акатол — в стенку толстой кишки, меланомы В-16 — внутрикожно, АК-755 — в ложе молочной железы) , оценена чувствительность их к химиотерапевтическим препаратам и способность к метастазированию. Проводятся работы по изучению механизма метастази-рования опухолей. Обнаружено значительное повышение содержания и активности активаторов плазминоге-на в метастазирующих опухолях и нарастание активности ингибиторов протеиназ в циркуляторном русле, сопровождающееся снижением фибринолитической активности крови.
В лаборатории экспериментальной эндокринной терапии опухолей (И.С.Буренин) получены модели злокачественных опухолей яичника, предстательной и молочной желез, адекватные человеческим по злокачественности и реактивности на гормональные воздействия. Разработаны подходы к лечению некоторых гормонозависимых опухолей с использованием регуляторных пептидов. В частности, показана возможность использования агониста люлиберина в комплексной терапии опухолей предстательной железы, яичника и матки. Так, наблюдались удлинение сроков ремиссии при использовании агонистов люлиберина у животных с опухолями яичника после химиотерапии и эффективность агониста люлиберина при рецидиве рака яичника.
На базе созданных в лаборатории фармакоцитокинетики (Я.В.Добрынин) скрининговых систем для отбора противоопухолевых веществ in vitro было изучено более 1000 синтезированных соединений из классов модифицированных пуриновых и пиримидиновых оснований и их нуклеозидов (индолы, изатины, пирролопири-
some tumors are worked out (Akatol — into the colonic wall, melanoma B-16 subcutaneously, AC-755 — into the breast bottom), their sensitivity to chemotherapeu-ticals and ability to metastasize are also estimated. A research in metastasizing mechanism is carried out. A considerable rise is discovered in content and activity of plasminogen activators in metastasizing tumors, as well as increasing activity of proteinase inhibitors in the circulatory stream accompanied by decreasing fibrinolytic blood activity.
Models of malignant tumors of the ovary, prostate and breast adequate to human neoplasms in malignancy and response to hormonal influence are obtained at the Laboratory of Experimental and Endocrine Therapy of Tumors (I.S.Burenin). Approaches are worked out to treatment for some hormone-dependent tumors using regulatory peptides. In particular, possibility of employment of luliberin agonists in complex therapy of tumors of the prostrate, ovary and uterus is shown. Administration of luliberin agonists resulted in longer remissions in animals with ovarian tumors after chemotherapy, luliberin agonists were also efficient in treatment for ovarian cancer relapse.
More than 1000 synthesized compounds belonging to classes of modified purine and pyrimidine bases and their nucleosides (indoles, isatines, pyrrolopyrimid-ines, pyrasolopyrimidines, triazoles, benzimidazoles etc.) were studied on the basis of in vitro antitumor drug screening systems developed at the Laboratory of Pharmacokinetics (Ya.V.Dobrynin). The selected compounds with biological activity were the basis for new antitumor and antiviral drugs silur, aranose, ribomidyl. More than 200 organical compounds of selenium, germanium, silicon were studied.
Separate antiviral and antiproliferative activity was discovered in interferons.
A method of radiometric estimation of sensitivity of tumor bioptic preparations to antitumor drugs and a DNA-cytometric method of postoperative tumor disease prognosis are developed and used in the clinical practice. Populational tumor composition (ploidy, multiclo-nality) is proven significant for prediction of disease duration and patients’ life time.
Mechanisms of the alternating magnetic field effect on tumor cells and experimental animal tumors are studied. Activation of cellular natural antitumor resistance is proven important.
The Laboratory of Biologic Antitumor Immunity Modifiers (V.I.Kupin) has demonstrated potentiating effect of natural biologically active immunity modifiers of vegetable origin (Eleutherococcus, Ginseng, Rhodio-la, Schisandra chinensis, Ganoderma lucidum, lenti-nan, etc.) on the immune system; the drugs are proven to induce interferon production.
The group of laser treatment (A.V.Ivanov) has discovered a potential effect of non-damaging laser radiation on immunity characteristics of both normal
мидины, пиразолопиримидины, триазолы, бензимида-золы и др.). Отобранные биологически активные вещества являлись основой для создания препаратов (противовирусных и противоопухолевых) силур, араноза, ри-бамидил. Изучено более 200 элементорганических соединений селена, германия, кремния.
В результате изучения интерферонов выявлена раздельная противовирусная и антипролиферативная активность.
Разработаны и используются в клинической практике метод радиометрического определения чувствительности биоптатов опухолей к противоопухолевым препаратам и ДНК-цитометрический метод прогнозирования течения опухолевого процесса в послеоперационном периоде. Показана значимость популяционного состава опухолей (плоидность, многоклоновость) в предсказании давности заболевания и продолжительности жизни больных.
Изучены механизмы воздействия переменного магнитного поля на опухолевые клетки и экспериментальные опухоли животных. Показана значимость активации клеток естественной противоопухолевой резистентности.
В лаборатории биологических модификаторов противоопухолевого иммунитета (В.И.Купин) показано по-тенциирующее влияние природных биологически активных модификаторов иммунитета растительного происхождения (элеутерококка, женьшеня, родиолы розовой, китайского лимонника, Ganoderma Lucidum, лентинана и др.) на иммунную систему; обнаружены интерферониндукторные свойства у этих препаратов.
В группе лазерных методов лечения (А.В.Иванов) выявлен потенциальный эффект лазерного излучения неповреждающей интенсивности на иммунологические показатели как здоровых людей, так и больных со злокачественными новообразованиями. Намечены перспективы использования лазерных источников излучения в различных областях: гелий-неонового — в онкологии и гелий-кадмиевого — в аллергологии, трансплантологии при аутоиммунных процессах. Разработан и используется в практике лечения метод лазерной адаптивной фотоиммунотерапии женщин с опухолью молочных желез для профилактики метастазирования.
Объектом исследования лаборатории сравнительной онкологии (В.И.Пономарьков) и в последние годы клинико-экспериментальной терапии (В.Н.Митин) являются спонтанно возникающие опухоли у собак и кошек. Материалы, накопленные в лаборатории, свидетельствуют о том, что структура онкологических заболеваний собак и кошек так же разнообразна, как и у человека, а в клинико-морфологическом отношении они чрезвычайно близки аналогичным опухолям человека. На животных с опухолями костей, кроветворной ткани, молочных желез, кожи прошли доклиническое изучение такие отечественные противоопухолевые химиопрепараты, как циклоплатам, араноза, кортифен и другие.
Одним из направлений работы лаборатории является
people and patients with malignant lesions. Laser sources of helium-neon radiation are planned to be used in oncology, helium-cadmium lasers — in allergology, in autoimmune processes in transplantology. A technique of laser adaptive photoimmunotherapy is developed and used in treatment of women with breast tumors for metastasis prevention.
The Laboratory of Comparative Oncology (V.I.Pono-markov) and, for the last years, the Clinic of Experimental Therapy (V.N.Mitin) carry out research in spontaneous tumors of dogs and cats. The material gathered at the Laboratory proves that the malignancy pattern in dogs and cats is as diverse as in man, and their tumors are very close to human neoplasms by clinical implications and morphology. A number of Russian antitumor chemotherapeuticals such as cyclopla-tam, aranose, cortifen and others have been preclini-cally studied on these animals having tumors of bones, the hemopoietic tissue, breast, skin.
Comparative study of specific peculiarities of pathogenesis, histogenesis and morphology of tumors in dogs is an important trend of the research. Investigations performed have proven the interspecific comparison of basic parameters of tumor growth to be a promising approach to comprehension of the tumor nature.
The Laboratory of Radiative Methods of Treatment for Tumors (A.A.Vainson) has developed and passed over for practical use methods of improving radiotherapy of malignant lesions based on polyradiomodification, including hyperthermia, induction of short-term hyperglycemia and reduction of the blood stream in the tumor. An optimal sequence of agents is established to be used to reach the same inhibition of tumor growth with half the dose of ionizing radiation as compared with the modalities without modifiers. This significant rise in the radiation damaging effect is selective and does not lead to affection of normal tissues. The selectiveness of the radiomodifying action is based on structural differences in the circulatory system of the normal tissue and the tumor.
The efficiency of radiotherapy may be improved by a method of selective protection of normal tissues worked out at the Laboratory together with other units of the Center that consists in inhalation by the patient of gas mixtures with decreased oxygen content. The protection of normal tissues allows a higher radiation dose to be delivered to the tumor and therefore increases the damage to malignant cells. Inhalation of a 8 % oxygen air-nitrogen mixture during preoperative irradiation of gastric cancer permits a 40% rise in the dose and increases the patients’ survival, as well as reduces severity of radiation complications. The method of hypo-xyradiotherapy developed at the Laboratory is used in many countries. Professor S.P.Yarmonenko, the head of the Laboratory for many years, was awarded the State Prize for the text book "Human and Animal Radiobiology". The group of biophysics of ionizing radi-
также изучение в сравнительном аспекте видовых особенностей патогенеза, гистогенеза и морфологии опухолей собак. Исследования, выполненные в этом направлении, показали, что межвидовое сопоставление основных параметров опухолевого роста является обещающим подходом к пониманию природы опухолей.
В лаборатории лучевых методов лечения опухолей (А.А.Вайнсон) разработаны и переданы для практического использования способы повышения эффективности лучевой терапии злокачественных новообразований за счет использования методов полирадиомодификации, включающих гипертермическое воздействие, создание кратковременной гипергликемии и применение средств снижения кровотока опухоли. Установлена оптимальная последовательность применения агентов, позволяющая получить такое же подавление опухолевого роста при использовании вдвое меньшей дозы ионизирующего излучения по сравнению с облучением опухоли без использования модификаторов. Столь значительное усиление повреждающего действия излучения на опухоли является строго избирательным и не сопровождается усилением поражения нормальных тканей. Избирательность радиомодифицирующего действия основана на принципиальных различиях в строении кровеносной сети нормальных тканей и опухоли.
Повышению эффективности лучевой терапии опухолей способствует разработанный в лаборатории вместе с другими подразделениями Центра метод избирательной защиты нормальных тканей путем перевода больных в момент облучения на дыхание газовыми смесями с пониженным по сравнению с воздухом содержанием кислорода. Защита нормальных тканей создала возможность повышения подводимой к опухоли дозы радиации и тем самым усиления поражения злокачественных клеток. Воздушно-азотная дыхательная смесь, содержащая 8% кислорода, при предоперационном облучении рака желудка и лучевом лечении рака шейки матки позволила увеличить на 40% подводимую к опухоли дозу, улучшить выживаемость больных при снижении тяжести лучевых осложнений. Разработанный в лаборатории метод, получивший название гипоксира-диотерапии, начал использоваться в нескольких странах. Проф. С.П.Ярмоненко, руководившему лабораторией многие годы, за учебник "Радиобиология человека и животных" присуждена Государственная премия. Биологические эффекты электромагнитных полей исследуются группой биофизики неонизирующих излучений (А.Ю.Смирнов).
Коллекция штаммов мышиных опухолей с различным метастатическим потенциалом и различной органной тропностью метастазов создана в группе метаста-зирования (В.М.Сенин). В лаборатории биохимических механизмов действия противоопухолевых препаратов (А.Локшин) завершена разработка метода скрининга противоопухолевых препаратов с использованием клеток меланомы человека ВгО, пересаженных под капсулу почки иммунодепрессированным мышам.
ation (A.Yu.Smirnov) carries out research in biologic effects of electromagnetic fields.
A collection of murine tumor strains with different metastatic potentials and different organic tropicity of metastases has been gathered at the metastasizing research group (V.M.Senin). The Laboratory of Biochemical Mechanisms of Action of Antitumor Drugs (A.Lockshin) has developed a method of antitumor drug screening based on employment of human melanoma (BrO) cells implanted under the renal capsule of nude mice.
The Laboratory of Antitumor Compound Chemistry is engaged in working out techniques of synthesis of nucleosides containing "anchor" groups in the carbohydrate residue able of non-covalent interaction with nucleic acids by intercalation, ion binding, etc.
The Laboratory has performed synthesis of modified pyrimidine nucleosides and desoxynucleosides containing residues of nicotinic, chinaldinic and anthrachinon-carbonic acids bound to the nucleoside with an esteric or amidic bond as "anchor" groups. A research is carried out in synthesis of derivatives in which aminoalco-hols are used to bind the modifying fragment, this allows variation of both the bond type and remoteness of the "anchor" from the nucleoside. Compounds with cytotoxic and antitumor activity have been found among the new nucleoside derivatives synthesized.
The peptide chemistry group has synthesized mela-nostatin, somastatin analogs (penta-, hexa- and octa-peptides) and C-end gastrin analogs (tetra- and penta-peptides) for screening.
The group of natural compound chemistry has accomplished chemical characterization of polysaccharides exhibiting antitumor and immunomodulating activity isolated from mushrooms Aspergillus oryrae and Picnoporus cinnabarinus and overground plants Coma-rum palustre, Glechoma hederaceae and Picnoporus cinnabarinus, as well as from microorganisms Bacillus polymyxa, Auerobasidium pollulans, Acinetobacter sp. and Xanthomonas campestres.
The medical chemistry group (T.A.Bogush) develops methods of increasing activity of cytostatics by modifying their metabolism with liver monooxygenases and interaction with cells. About one third of cancer patients have decreased activity of liver monooxygenases before treatment, and therefore, the chemotherapeutic effect on these patients cannot be optimal even in high tumor sensitivity. In order to reduce toxicity and improve treatment outcomes in patients with low metabolic liver activity the liver function should be stimulated upto the normal level.
The Laboratory of Experimental Diagnostics of Tumors (G.A.Tkacheva) is engaged in development of new immunologic methods of human tumor diagnosis based on hybridomal technology. The researchers have obtained 20 hybridomal producers of monoclonal antibodies to tumor-associated antigens, 18 of them
В лаборатории химии противоопухолевых соединений разрабатываются методы синтеза нуклеозидов, содержащих в углеводном остатке "якорные" группы, способные к нековалентному взаимодействию с нуклеиновыми кислотами по типу интеркаляции, ионного связывания и т.п. В ходе исследований осуществлен синтез модифицированных пиримидиновых нуклеозидов и дезоксинуклеозидов, содержащих в качестве "якорных" групп остатки никотиновой, хи-нал ьдиновой или антрахинонкарбоновой кислоты, соединенных с нуклеозидом сложноэфирной или амидной связью. Изучаются пути синтеза производных, в которых для привязки модифицирующего фрагмента используются аминоспирты, что позволяет варьировать не только тип связи, но и удаленность "якоря” от нуклеозида. Среди синтезированных новых производных нуклеозидов найдены соединения с цитотокси-ческой и противоопухолевой активностью.
В группе химии пептидов синтезированы для скрининга меланостатин, аналоги соматостатина (пента-, гекса- и октапептиды) и С-концевые аналоги гастрина (тетра- и пентапептиды).
В группе химии природных соединений химически охарактеризованы обладающие противоопухолевой и иммуномодулирующей активностью полисахариды из грибов Aspergillus oryzae и Picnoporus cinnabarinus и надземных растений Comarum palustre, Glechoma hederaceae и Picnoporus cinnbarinus, а также из микроорганизмов Bacillus polymyxa, Auerobasidium pullulans, Acinetobacter sp. и Xanthomonas campestres.
В группе медицинской химии (Т.А.Богуш) разрабатываются методы повышения эффективности цитоста-тиков путем модификации их метаболизма моноокси-геназами печени и взаимодействия с клетками. Около трети онкологических больных перед проведением лечения имеют сниженную активность монооксигеназ печени, а следовательно, даже при высокой чувствительности опухолевых клеток эффект химиотерапии у больных не может быть оптимальным. Для уменьшения токсичности и повышения эффективности лечения больных со сниженной метаболической активностью печени необходима ее стимуляция до уровня нормально функционирующего органа.
В лаборатории экспериментальной диагностики опухолей (Г.А.Ткачева) занимаются разработкой новых иммунологических методов диагностики опухолей человека на основе гибридомной технологии. Получено 20 гибридом-продуцентов моноклональных антител к опухолеассоциированным антигенам, 18 из них депонировано в Российской коллекции клеточных линий (Институт цитологии, Санкт-Петербург). Наибольший интерес представляют моноклональные антитела к мембранным антигенам эпителиальных злокачественных опухолей прямой и толстой кишок (СЕА-1, СЕА-2, СЕА-4), молочной железы (ВСА-2), яичника (MOCA-1, МОСА-2). Показана пригодность этих моноклональных антител для использования в дифференциальной
have been deposited in the Russian collection of cell lines (Cytology Institute, St Petersburg). Of the most interest are monoclonal antibodies to membrane antigens of epithelial malignant tumors of the colon and rectum (CEA-1, CEA-2, CEA-4), breast (BCA-2), ovary (MOCA-1, MOCA-2). These monoclonal antibodies are proven to be useful in differential diagnosis of tumors of the gastrointestinal tract, ovaries, womb, breast, lung, in cytologic and morphologic studies. Based on these monoclonal antibodies 5 immunoenzy-matic diagnosticums are developed and made ready for industrial production for estimation of concentration of tumor-associated markers, such as breast, ovary, prostate cancer antigens, /З-2-microglobulin and carci-noembryonic antigen. 3 immunocytochemical diagnosticums on the basis of monoclonal antibodies are developed and passed over for clinical trial.
The Laboratory of Non-Toxic Immunomodulators (A.V.Sergeev) develops agents for active cancer prevention based on natural anticarcinogens and nontoxic immunomodulators. As a result of the fundamental research in immunopharmacology the most promising agents have been selected, such as a complex from dog-rose fruits with high content of carotenoids, synthetic /З-carotene, polysaccharides from plants (palus-tran, tagentan), milk glycopeptides. These compounds make a basis for prophylactic drugs and food additives.
We attach great importance to international cooperation. We carry out joint research together with the Antitumor Drug Center of the Roswell Park Memorial Institute (Buffalo, USA). Screening of new chemical compounds for cytotoxic and antitumor activity is performed together with the European Organization for Research of Cancer (EORTC, Netherlands) and National Cancer Institute (USA). Together with the Carolina Institute (Stockholm, Sweden) we study reparative changes in DNA of tumor cells exposed to radiation and modification of radiation affection with electron acceptor radiosensitizers. Our Institute carries out joint research with Bulgaria, Moldova, Latvia, Ukraine and other countries.
Submitted 02.06.92 / Поступила 02.06.92
диагностике опухолей органов желудочно-кишечного тракта, яичников, матки, молочной железы, легкого в цитологических и морфологических исследованиях. На основе этих моноклональных антител разработано и подготовлено к промышленному освоению 5 иммуно-ферментных диагностикумов для определения концентрации опухолеассоциированных маркеров: антигенов рака молочной железы, яичника, предстательной железы /32-микроглобулина и раково-эмбрионального антигена. Разработаны и переданы на клиническую апробацию 3 иммуноцитохимических диагностикума на основе моноклональных антител.
Лаборатория по созданию нетоксичных иммуномодуляторов (А.В.Сергеев) разрабатывает средства активной профилактики злокачественных новообразований на основе естественных антиканцерогенов и нетоксичных иммуномодуляторов. В результате фундаментальных изысканий по иммунофармакологии выбраны наиболее перспективные объекты исследования: высо-кокаротиноидный комплекс из плодов шиповника, синтетический /3-каротин, полисахариды из растений (па-люстран, тагентан), гликопептиды молочного происхождения. На основе этих соединений создаются лекарственные средства и пищевые добавки для использования с профилактическими целями.
В рамках международного сотрудничества, расширению которого придается большое значение, ведутся совместные исследования с Центром изучения противоопухолевых препаратов Росвел Парк мемориал Института (США, Буффало). Скрининг новых химических соединений на цитотоксическую и противоопухолевую активность проводится совместно с Европейской организацией по изучению и лечению рака (EORTC, Нидерланды) и Национальным раковым институтом (NCI, США). Совместно с Каролинским институтом (Швеция, Стокгольм) проводятся исследования динамики репарации ДНК облученных опухолевых клеток, а также модификации радиационных повреждений с помощью электроноакцепторных радиосенсибилизаторов. Совместные исследования проводятся с Болгарией, Молдовой, Латвией, Украиной и другими государствами.
