Magyar Tudomány, 1998. október
Hudecz Ferenc
Polimer terapeutikumok

Az 1990-es évek közepén új, a hagyományostól alapvetôen eltérô típusú gyógyszerek klinikai bevezetését engedélyezték a világ néhány fejlett országában. A jelenleg használatban levô gyógyszerek kis méretû molekulák, ezzel szemben az új készítmények hatóanyaga polimert tartalmaz. Kifejlesztésükre vezetô gyógyszergyárak jelentõs anyagi és szellemi forrásokat fordítottak, fordítanak. Vajon miért van szükség ezekre a vegyületekre, a gyógyszerkutatásban forradalminak számító új irányzat megjelenésére? A válasz szinte kézenfekvô: a hagyományos gyógyszerek több kórkép, elsõsorban daganatos megbetegedések esetében alkalmatlannak bizonyultak. Sokszor még a hatékony szert sem lehet optimális dózisban alkalmazni, mert toxikus mellékhatások lépnek fel.

A polimeralapú gyógyszerek kutatása koncepcionálisan is eltér a klasszikus felfogástól, többen a XXI. század egyik ígéretes – talán a kombinatorikus kémia mellett legjelentôsebb – irányzatának tekintik. E vegyületekre a "polimer terapeutikum" kifejezés 1996-tól terjedt el a szakirodalomban. A kifejezés azt tükrözi, hogy a gyógyszer szintetikus polimert tartalmaz és orvosbiológiai kísérletekben terápiás hatás kifejtésére alkalmas.
 

A polimer terapeutikumok csoportosítása szerkezetük alapján

A polimer terapeutikumok olyan, egy-három komponenst tartalmazó vegyületek, amelyek közül az egyik alkotórész szintetikus polimer. A fô szerkezeti típusokat az 1. ábra foglalja össze.

1. ábra. A polimer terapeutikumok fõ csoportjai

Egy komponenst tartalmazó polimer terapeutikumok
Csupán egyetlen komponenst tartalmaz a 20 éves kutatómunka után, 1997-ben bevezetett szintetikus polimer, amelyet a multiplex sclerosis kezelésére Copaxone® néven hoztak forgalomba (1). Az elsõ polimer gyógyszer használatát több országban (USA, Kanada, Izrael, Argentína, Szlovénia, Oroszország) engedélyezték, máshol, így például Magyarországon az engedélyezési eljárás folyamatban van.

A Weizmann Intézet (Rehovot, Izrael) munkatársai által kikísérletezett vegyület egyenes láncú (lineáris) polimer polipeptid, amely négyféle aminosavból (Glu, Ala, Lys, Tyr) épül fel (1. ábra). A poli(Glu1,4–1,8 Ala4,1–5,8 Lys3,2–4,2 Tyr1,0) képlettel és Mw = 7250 átlagos molekulatömeggel jellemzett vegyületben az aminosavak kapcsolódási sorrendje statisztikus. A Copaxone® a T fehérvérsejtekhez kapcsolódva fejti ki hatását. Elônye, hogy az aminosavak közötti kötés fiziológiás kôrülmények között – a fehérjékhez hasonlóan – felhasad a szervezetben, a vegyület alkotórészeire bomlik és nem halmozódik fel a szövetekben.

A biológiailag aktív elágazó láncú polimerek kutatásának jelentõs hazai hagyományai vannak. Az MTA-ELTE Peptidkémiai Kutatócsoportjában Szekerke Mária munkássága nyomán már az 1970-es évek elejétôl folynak vizsgálatok az aminosavakból felépülô vegyületekkel. Fontos jellemzõjük, hogy bennük a "gerinchez" ugyancsak aminosavakból álló "oldalláncok" kapcsolódnak. Az oldalláncok felépítésével jelentôs mértékben befolyásolni lehetett a vegyület tulajdonságait. Csoportunk – kollaborációban Gaál Dezsõvel (Országos Onkológiai Intézet) – elôször mutatta ki az irodalomban, hogy nagy molekulatömegû (átlag Mw = 40 000) elágazó láncú polipeptidek képesek ellensúlyozni tumorellenes kemoterápiás szerek (vinblasztin, daunomicin), valamint radioaktív sugárzás immunrendszert károsító (immunszuppresszív) hatását (2,3).

Igen nagy jövôt jósolnak a "molekuláris fa" (dendrimer) típusú polimereknek (4). Csupán kémiai szintézisükrõl 1991 és 1996 között több mint 600 közlemény jelent meg. E vegyületek – az elôkísérletek szerint – alkalmasak lehetnek kisebb-nagyobb nukleinsavrészek (oligonukleotidok, gének) sejtekbe történô bevitelére (5). Így alkalmazásuk a génterápiában tûnik perspektivikusnak.

Két komponenst tartalmazó polimer terapeutikumok
Az elsô "polimer terapeutikum", amelyet a humán gyógyászatban alkalmaztak, kétféle komponenst foglalt magában: enzimet és polietilénglikol (PEG) polimer láncokat. Az 1990-es évek elejétôl enzimhiányos betegeket kezeltek PEG-láncokat tartalmazó adenozin-demináz enzimmel (ADA). Észrevették ugyanis, hogy ha az enzimet önmagában juttatják a szervezetbe, a fehérjével szemben immunreakció lép fel, és már a második kezelés veszélyessé válik. Ugyanakkor, ha a módosított fehérje – amely ADAGEN néven került forgalomba – ismételt kezeléseket tett lehetôvé, a betegek gyógyítása eredményesebb volt (6). Az amerikai Food and Drug Administration 1994-ben engedélyezte egy másik, ugyancsak PEG-tartalmú enzimkészítmény (L-aszparagináz, Ekzon Inc.) alkalmazását tumoros betegeken. Ez a szer lehetôvé tette azoknak az akut limfoblasztos leukémiában szenvedõ betegeknek a kezelését is, akik egyébként allergiás reakciót mutattak a "szabad" enzimmel szemben. A polimer láncok jelenléte mindkét esetben jelentôsen csökkentette az enzimmel szemben fellépô immunválaszt. Ezenkívül pedig a polimerrel módosított enzim hosszabb ideig volt jelen a vérkeringésben, ami további jelenõös hatásnövekedést eredményezett (7).

A két komponensbôl álló polimer terapeutikumok családja a legnépesebb. A szakirodalomban gyakran nevezik az efféle vegyületeket polimer-hatóanyag konjugátumnak is (1. ábra). Ez a kifejezés azt hangsúlyozza, hogy kétféle, önmagában is aktív alkotórész kapcsolódik össze. E vegyületek szintézisénél az a cél, hogy kémiai kötés kialakítása után is megmaradjon a biológiai hatás. Ilyen konjugátumok közé tartozik a Japánban kikísérletezett neocarcinostatin tumorellenes szert tartalmazó készítmény. Egy másik konjugátumban az Angliában vizsgált, tumorellenes hatású, klinikai használatban levô adriamicin kapcsolódik polimerhez. Mindkettôrôl lesz még szó a késôbbiekben.

A konjugátumok polimer komponense lehet olyan vegyület, amely képes lebomlani (pl. polipeptid, politejsav), és az alkotórészek (pt. aminosavak, tejsav) távoznak a szervezetbôl vagy újrafelhasználódnak. Érdekes, hogy kipróbáltak az élô szervezetben lebomlani nem képes polimereket is (pl. polisztirol, PEG, maleinsav és sztirol kopolimerje). Ezek a szervezetbõl lebomlás nélkül távozhatnak (pl. a vesén keresztül), vagy felhalmozódhatnak bizonyos szövetekben, ami terápiás alkalmazásuknak gátat szabhat. Kompromisszumos megoldásnak is tekinthetô olyan polimerek alkalmazása, amelyek részlegesen bomlanak: rendszerint lebomlani nem képes gerincbôl és enzimek által a szervezetben hasítható oldalláncból épülnek fel. A hatóanyag ilyen esetben az oldalláncon keresztül kapcsolódik a gerinchez.

A kétkomponensû polimer terapeutikumok közé tartoznak a polimer mikrokapszulákba vagy polimer micellákba zárt hatóanyag-kombinációk (1. ábra). A mikrokapszula burkát alkotó polimer molekulák között kovalens kötés van, és a hatóanyag a burok lebomlásával párhuzamosan felszabadul. A kapszula-polimerek összetétele, szerkezete jelentôsen befolyásolja a szervezetben történô lebomlás mértékét, gyorsaságát. Például a politejsav vagy a tejsav/glikolsav polimer mikrokapszulákkal, amelyek a szervezetben hidrolízis során tejsav, illetve glikolsav monomerekre bomlanak, ígéretes kísérletek folynak GnRH hormonanalógok, retard hatású készítmények kifejlesztése céljából (8). A polimer micellák esetében általában a burkot alkotó polimer molekulái között másodlagos, kevésbé erõs kölcsönhatások vannak jelen (1. ábra). Ezért a hatóanyag felszabadulásához a burok lassú "szétesése" vezet. Ilyen tumorellenes szert (doxorubicin vagy ciszplatin) tartalmazó PEG/poli-a-aszparaginsav felépítésû polimer micellákat állított elô Kataoka. Ebben az évben beszámoltak arról, hogy a készítmény in vitro körülmények között ígéretes hatást mutatott C-26 adenokarcinoma sejteken (9).

Három komponenst tartalmazó polimer terapeutikumok
A polimer terapeutikomok közé sorolhatók azok a háromkomponensû rendszerek is, amelyekben az alkotórészek kovalens és/vagy nem kovalens kötéssel kapcsolódnak egymáshoz. Ilyen típusú vegyületeket hoztak létre liposzómák felhasználásával. A liposzómák burkát polimerrel módosították, a belsô tér pedig tartalmazza a hatóanyagot. A polimert nem tartalmazó liposzómákkal szemben kimutatható volt, hogy a PEG polimer láncok jelenléte növeli a liposzóma stabilitását és kedvezõen befolyásolja farmakokinetikai tulajdonságait (pl. stabilitását a vérkeringésben). Antraciklin típusú tumorellenes szert (doxorubicin, epirubicin) tartalmazó polimer liposzómákkal jelentõsen növelni lehetett a szer felhalmozódását limfoma modellrendszerben (10). Az elsô antraciklin-liposzóma készítmény rutinszerû alkalmazását 1996-ban engedélyezték Kaposi-szarkoma kezelésére.
 

Polimer terapeutikumok: a laboratóriumtól a klinikai alkalmazásig

Az alábbiakban három vegyület bemutatásával szeretnék áttekintést adni arról, hogyan juthat el egy ígéretes, polimertartalmú vegyület – a laboratóriumban állatkísérletekben ígéretes szer – a gyógyításban való kipróbálásig, alkalmazásig. Az "úttôrô" a klinikai gyakorlatban bevezetésre került poli(sztirol-maleinsav) neocarcinostatin (SMANCS) konjugátum, amelyet Japánban fejlesztettek ki. Az európai laboratóriumok kollaborációjaként hozták létre a doxorubicin-N-(2-hidroxi-propil)-metakrilamid (PKl) konjugátumot, amely a klinikai kipróbálás elôrehaladott fázisában van. Saját kutatócsoportunkban szisztematikus szerkezet-hatás összefüggések alapján állítottuk elô azt a daunomicintartalmú polimerszármazékot, amely állatkísérletekben igen biztató tumorellenes hatást mutatott.

A fenti felsorolásból is látszik, hogy a polimerekhez kapcsolt gyógyhatású vegyületek közül a tumorellenes szerek konjugátumai kiemelt szerepet kaptak. Ennek egyik oka az, hogy a makromolekulákhoz (idetartoznak a nagy molekulatömegû polimerek is) kötött hatóanyag sejtekbe kerülésének útja más, mint a szabad hatóanyag-molekuláké. Ezt szemlélteti vázlatosan a 2. ábra. Míg a nagy molekulákat a tumorsejtek képesek bekebelezni (endocitozis), a tumorellenes szer kis molekuláit (hatóanyagot) minden sejt felveheti diffúzió útján. A polimer jelenléte tehát lehetôséget nyújt arra, hogy a szer elsôsorban a tumorsejtekbe jusson el. Ezért polimer konjugátum alkalmazása elõsegíti a hatóanyag tumorbeli dúsulását és csökkenti a szabad hatóanyaggal történô kezeléseknél tapasztalt mellékhatásokat (11–13).

2. ábra. Makromolekulához kovalensen kapcsolt hatóanyag sejtbe történô felvétele endocitózissal

Poli(sztirol-maleinsav)–neocarcinostatin konjugátum (SMANCS)A mai klinikai gyakorlatban használt, elsô tumorellenes polimer terapeutikumot Maeda és munkatársai fejlesztették ki. 1986-ban megfigyelték, hogy a tumorok mérete csökken abban az esetben, ha a tumorgátló "szilárd" (solid) szert nem önmagában, hanem polimerhez kovalensen kapcsolt formában adják az állatoknak (14). Ez a felismerés – egy évtizedes kutatás után – lehetôvé tette, hogy 1993 szeptemberében Japánban engedélyezzék májtumorban szenvedô betegek kezelését polimertartalmú tumorellenes szerrel.
 

A konjugátum (rövidítése: SMANCS) hatóanyaga a neocarcinostatin (NCS), amely két aminocsoportján keresztül kapcsolódik egy-egy szintetikus sztirol/maleinsav kopolimer molekulához (SMA) (15).

E vegyület hatásának tanulmányozása során megfigyeiték, hogy az NCS kapcsolása a makromolekulához jelentôs mértékben megváltoztatta annak szervezetbeli eloszlását. Intravénás kezelést követôen a szabad tumorgátló szer gyorsan távozott a vérkeringésbôl, míg az NCS-polimer konjugátum jelenléte 24–72 óra után is kimutatható volt. A keringésben hosszabb eltöltött idô azonban csak részben adott magyarázatot a tumorban észlelt SMANCS dúsulásra. A Maeda által "enhanced permeability and retention" (EPR) effektusként leírt jelenség szerint a "solid" tumorok környezetében a véredények áteresztôképessége, valamint a nyirokrendszer sejtjeinek mûködése eltér az egészséges szöveteknél tapasztaltaktól (3. ábra).

3. ábra. A véredények átjárhatósága egészséges és tumoros szövetek környezetében

Megfigyelték, hogy a tumor közelében a vérerek fala áteresztôvé válik a makromolekulákra nézve. Mivel a nyirokrendszer nem képes hatékonyan eltávolítani a nagy molekulákat, a tumor környezetében a SMANCS felhalmozódását lehetett tapasztalni. Késôbb más kutatócsoportok – köztük saját vizsgálataink is – megerôsítették az EPR-effektus létezését. Bebizonyosodott az is, hogy a hatóanyag konjugált formában 10–1000-szer nagyobb koncentrációban lehet jelen intravénás alkalmazás után. A dúsulás mértéke a polimer komponens nagyságától és kémiai szerkezetétôl jelentôs mértékben függ. Májrákos (hepatocarcinoma) betegek kezelésérôl közölt adatok szerint 322 betegbôl 308 (96%) esetben tapasztalták a tumor méretének jelentôs (50%-ot meghaladó) csökkenését a SMANCS intravénás adagolását követôen. Az egyébként inoperábilis betegek átlagos túlélése – a kontrollcsoporthoz képest – 544 nap volt (16). Mivel az angliai (University of Birmingham) klinikai kipróbálás adatai is igen kedvezôek, hamarosan várható a szer engedélyezése európai országokban is.
 

N-(2-hidroxi-propil)metakrilamid (HPMA) - konjugátum
Angol és cseh kutatócsoportok dolgoznak egy másik ígéretes polimer terapeutikum fejlesztésén. Ennek polimer komponense közeli rokona annak a Prágában létrehozott polimernek, amelynek térhálósított származéka a lágy (soft) kontaktlencse alapanyaga. A konjugátum gerincét – a SMANCS-hoz hasonlóan – a szervezetben lebomlani nem képes polimer képezi.

Ugyanakkor a kutatók olyan tetrapeptid oldalláncokat is kiépítettek, amelyek a szervezetben enzimek hatására elhasadnak. A konjugátumban a peptid oldalláncokhoz kapcsolták az antraciklin típusú tumorellenes szerek közé tartozó doxorubicint. A hatás kifejtéséhez a doxorubicin felszabadulására van szükség, ami a proteázok által elhasított peptidkötések felbomlásával jöhet létre (17).

Egereken végzett kísérletek azt mutatták, hogy a doxorubicin-N-(2-hidroxi-propil)metakrilamid (HPMA) konjugátum 70-szer nagyobb koncentrációban volt jelen a tumorban, mint a szabad doxorubicin. A jelentôs dúsulás és más elônyös tulajdonságok alapján a Prágában és Keele-ben dolgozó kutacsoportokról elnevezett PKI prototípus készítmény jelenleg a klinikai kipróbálás stádiumábari van. Az elsô publikált adatok szerint a PKI maximális tolerálható dózisa jóval nagyobb (320 mg/m2), mint a klinikai gyakorlatban alkalmazható doxorubicin dózis (60–80 mg/m2) (17). HPMA-típusú polimerek felhasználásával más tumorellenes hatású konjugátumok szintézisérôl és kipróbálásáról is jelennek meg adatok az irodalomban. Így például – a Pharmacia/Upjohn támogatásával – elkészült és klinikai kipróbálás elôtt áll a paclitaxel (Taxol®) tartalmú konjugátum (18).
 

Elágazó láncú poliptidek konjugátumai
A polimer konjugátumok tulajdonságait a hatóanyag sajátságai és a polimer jellemzôi egyaránt jelentôs értékben határozhatják meg. A fenti példákban a polimer komponenst "szerencsésen" kiválasztott polimer és ismert tumorgátló sajátságokkal bíró hatóanyag-molekulák alkották. A racionális polimer terapeutikumtervezés érdekében fontos, hogy szisztematikus kísérletekkel feltárjuk a polimer makromolekula kémiai szerkezete és a biológiai hatása közötti összefüggéseket. Ezt követôen válik lehetségessé a polimer komponens tulajdonságainak optimalizálása, tervezett módon történô kialakítása. A konjugátumokkal szerzett kedvezô eredmények áttekintése arra is felhívja a figyelmet, hogy az alkalmazott polimerek – mindkét esetben – a szervezetben történõ lebomlásának részleges vagy teljes hiánya korlátot szabhat e konjugátumokkal végzett kezelések elterjedésének.

Az MTA-ELTE Peptidkémiai Kutatócsoportjában folyó kutatás célja olyan polimerek szintézise, amelyek a) képesek teljesen lebomlani a szervezetben, továbbá b) alkalmasak a kémiai szerkezet és a biológiai hatás közötti törvényszerûségek feltárására. Ezen megfontolások alapján esett a választás az elágazó láncú, polilizin gerincû polimer polipeptidekre, amelyeknek új családját állítottuk elõ (19-21 ).

Eágazó láncú polipeptidek
Sela és munkatársai a 60-as években írták le elôször elágazó láncú polipeptidek szintézisét (22). E vegyületek egyszerûsített változatának kialakításával közel 50 tagú vegyületcsaládhoz jutottunk. Az oldalláncok összetételének, az aminosavak konfigurációjának módszeres változtatásával egymással rokon, de kisebb-nagyobb mértékben eltérô szerkezettel (pl. töltés) jellemezhetô polimer polipeptideket kaptunk (19–21). A fô típusokról a 4. ábra ad áttekintést.

4. ábra. Elágazó láncú, polilizin gerincû, a szervezetben lebomlani képes polimer polipeptidek fô típusai

A primer szerkezet minden korábbinál pontosabb leírása során meghatároztuk az oldalláncok hosszúságeloszlását és enantiomer-összetételét, tisztáztuk e vegyületek aminosavsorrendje és oldatbeli térszerkezete között fennálló összefüggéseket. 1980-ban elsôként mutattuk ki, hogy az oldallánc felépítésének célszerû megválasztásával elôállítható fiziológiás körülmények között pozitív töltésû (kationos) variáns, illetve semleges karakterû rendezett vagy rendezetlen térszerkezetû polimer.

Állatkísérletekkel bizonyítottuk, hogy e polimerek vérkeringésbôl történô távozását, szervezetbeli eloszlását, sejttoxicitását töltésviszonyaik (pozitív/negatív, sûrûség) nagymértékben befolyásolják (23, 24). Az immunrendszerre való hatásuk tanulmányozása során rámutattunk arra, hogy az oldatbeli térszerkezet, valamint az oldallánc felépítése együttesen határozza meg a vegyületek által kiváltott immunreakció mértékét (20).

A hazai és nemzetközi tudományos egyûttmüködésben feltárt összefüggések azt bizonyítják, hogy a kémiai szerkezet (aminosavösszetétel és sorrend, térszerkezet) átgondolt módosításával elôállítható olyan polimer, amely a keringésben hosszabb vagy rövidebb ideig van jelen. Sejtekre nem gyakorol toxikus hatást, jelentôs immunreakciót nem vált ki. Az eredmények arra utalnak, hogy a polimer sajátságainak átgondolt tervezésével jelentôs mértékben javítani lehet a biológiailag aktív kis molekulák terápiás hatékonyságát.
 

Elágazó láncú polipeptíd - tumorellenes szer konjugátumok szintézise és biológiai vizsgálata
Az elmúlt években kutatócsoportunk olyan konjugátumok elôállítását tûzte ki célul, amelyekben a szervezetben lebomlani képes polimerhez tumorellenes szerek kapcsolódnak. E célból daunomicint [Dau] (25), methotrexatot (26), bórszármazékokat (27) vagy GnRH-származékot (28), újabban pedig a metasztázisképzõdésben szerepet játszó enziminhibitorokat (amiloridot, amino-kapronsavat), valamint radioaktív izotópokat (29) kapcsoltunk különbözô, de szerkezetileg egymással rokonságban álló elágazó láncú polipeptidekhez. E rövid összefoglalóban a daunomicint tartalmazó konjugátumok szintézisével és jellemzésével kapcsolatos néhány eredményre kívánom felhívni a figyelmet.

A daunomicint mellékhatásainak (pl. kardiotoxicitás) csökkentése érdekében többféle szintetikus polimerhez kapcsolták (30). Munkánk során két szempontot tartottunk szem elõtt. Az egyik az volt, hogy a daunomicin és a polimer között olyan kötést hozzunk létre, amely a véráramban stabil, ugyanakkor a célsejtben könnyen elhasad. Ennek elônye az, hogy a konjugátum bomlásakor – a sejt belsejében – szabadul fel a Dau, és a sejt elpusztul. Ugyanakkor a daunomicin "útközben" (a vérkeringésben) nem válik szabaddá, tehát nem juthat be "akármelyik" sejtbe (2. ábra). A másik szempont a kísérletek tervezésénél olyan polimerek kiválasztása volt, amelyek egymástól kismértékben különböznek csupán. Így, ha logikusan változtatjuk a polimerek felépítését, összefüggést találhatunk a polimer szerkezete és a konjugátum tumorellenes hatása között. Természetesen ennek elôfeltétele az, hogy a daunomicin és a polimer között mindig ugyanolyan kötést hozzunk létre. Polimerként olyan vegyületeket próbáltunk ki, amelyek oldalláncain különbözô típusú aminosavak voltak. Ez azt eredményezte, hogy többféle, pozitív töltéssel bíró (kationos polimer, ahol X = Leu, Phe, Pro stb.) vagy semleges (amfoter polimer, X = Glu) sajátságú konjugátumhoz jutottunk. Az általunk kidolgozott eljárással az oldalláncok 20-30%-ára lehetett daunomicint beépíteni (31).

A konjugátumok biológiai tulajdonságai közül megvizsgáltuk a csontszarkóma sejtkultúrákra gyakorolt citotoxicitását (25). Megállapítottuk, hogy a konjugátum képes a sejtek elpusztítására. Meg kell jegyezni azt is, hogy ez a hatás nem olyan mértékû; mint a "szabad" esetében. E vizsgálatsorozat azt is egyértelmûen kimutatta, hogy a konjugátumok toxicitásának mértéke jelentôsen függ az alkalmazott polimer polipeptid szerkezetétõl. Az amfoter, láncvégeken glutaminsavat tartalmazó cAD-EAK konjugátum sejtpusztító hatása jóval nagyobb, mint a kationos polimert magában foglaló konjugátumé. Ezek az adatok arra utalnak, hogy a polimer komponens oldallánc-felépítésének megváltoztatásával lehetôség van a konjugátum sejtpusztító tulajdonságának befolyásolására.

Egészséges egereken is végeztünk kísérleteket. Adaunomicinnel kezelt állatok – a toxikus mellékhatások miatt – 8 mg/kg testsúly dózis alkalmazása esetén elhullottak. Ugyanakkor a cAD-EAK konjugátummal kezelt egerek közûl még 30 mg/kg (daunomicin-tartalomra számított) adagolásakor sem történt pusztulás. A toxicitás-vizsgálatok kedvezô eredménnyel zárultak.

A terápiás alkalmazás szempontjából fontos szempont a konjugátumok szervezetbeni sorsának, biodisztribúctójának ismerete. Ezért radioaktív izotóppal jelzett konjugátumokkal elôször egészséges egereken végeztünk kísérleteket. Az intravénásan beadott cAD-polimer konjugátumok vérkeringésbeli jelenlétét, ennek kinetikáját, valamint a 24 óra utáni szerveloszlást vizsgáltuk. Megállapítottuk, hogy a polimer hordozó szerkezete jelentõs mértékben meghatározza a konjugátumok keringésbôl történô távozását (5. ábra). A kationos sajátságú hordozót tartalmazó származékok (pl. cAD-LAK) gyorsan távoznak a keringésbôl.

5. ábra. A polimer oldallánc-szerkezet jelentôsen befolyásolja a konjugátomok jelenlétét a vérkeringésben. EAK, oldallancvégeken Glu-t tartalmazó, amfoter polipeptid, AK, polikationos polipeptid, cAD, cisz-akonitil-daunomycin



Ezzel szemben az amfoter karakterû konjugátumok (pl. cAD-EAK) lényegesen hosszabb ideig maradnak a vérkeringésben. A vizsgálatok eredményei alapján arra a következtetésre jutottunk, hogy a polimer komponens és a konjugátum biodisztribúciós sajátságai között szoros – a polimer töltésével összefüggô – kapcsolat áll fenn (25).

A fenti kísérletek eredményei alapján választottuk ki az amfoter sajátságú cAD-EAK konjugátumot terápiás kísérletek céljára. Azt tanulmányoztuk, hogy a szabad daunomicinhez képest a konjugátum milyen tumorgátló sajátságokat mutat (32). Gaál Dezsô (Országos Onkológiai Intézet) közremûködésével elôször megállapítottuk, hogy az L1210 leukémiás egerek 5 mg/kg testsúly szabad daunomicin dózis alkalmazásakor 50%-kal éltek hosszabb ideig, mint a kezeletlen tumoros csoport egyedei (7 nap helyett 10 nap után pusztultak el) (6. ábra).

6. ábra. Daunomycin és daunomycin – elágazó láncú pofipeptid (cAD-EAK) konjugátum hatása L1210 leukémiás egerek túlétésére egyetlen intravénás kezelés után

Ha cAD-EAK konjugátumból kaptak az egerek ugyanilyen dózist, az állatok 86%-a még 60 nap után is éltek. Mivel a konjugátumból nagyobb dózist is elviseltek az egerek, a kezelést 10 mg/kg egyszeri dózissal is elvégeztük. Ebben az esetben a teljes kezelt csoport megérte a 60. napot, azaz a kísérlet utolsó napját (32). A fenti eredményeket alátámasztják A. Fabra (University of Barcelona) megfigyelései egy másik, gyorsan metasztázist képezô carcinoma tumor esetében is (33).

Összegezve megállapítható, hogy a kétféle tumoron in vivo folytatott vizsgálatok igen biztatóak. A polimerhez kapcsolt daunomicint az állatok jóval nagyobb dózisban tolerálják, mint a szabad vegyületet. Ami ennél is fontosabb: már egyszeri kezelést követôen jelentôs mértékû, bizonyos esetekben 100%-os túlélés tapasztalható. E dolgozatban röviden és vázlatosan ismertetett saját eredményeink alapját képezhetik egy új, a szervezetben lebomlani képes, tumorgátló hatású polimer terapeutikum család kifejlesztésének.
 

Kitekintés

A betegek kezelésére engedélyezett polimerek, polimer-tumorgátló szer konjugátumok megjelenését jelentõs mértékben segítették azok a szintetikus, analitikai és szerkezetvizsgálati módszerek, amelyek e vegyületek reprodukálható elôállítását és megbízható jellemzését tették lehetõvé. A polimerek gyógyszerként való megjelenése ugyanis egészen más követelmények elé állítja a gyógyszerfejlesztést és az engedélyezési eljárást. Szemben a tradicionális hatóanyaggal, amelynek molekulái egymással teljesen azonosak, a polimer-hatóanyagok tulajdonságai (pl. nagysága, polimerizáció mértéke, összetétel) átlagokkal (azaz átlagos molekulatömeg, átlagos polimerizációs fok stb.) jellemezhetôek. A polimer terapeutikumok útja tehát a kísérleti laboratóriumokból a klinikai alkalmazásig új szemléletet és új megközelítéseket igényel.

A biztató klinikai eredmények, a polimer terapeutikumok piaci megjelenése a kutatások intenzitását elônyösen befolyásolták. Ezt jelzi például, hogy az Amerikai Kémiai Társaság által 1990-ben Bioconjugate Chemistry címmel indított folyóirat – amely csak alapkutatási eredményeket közöl – igen sikeres, impakt faktora folyamatosan emelkedik. Ugyancsak fokozódó érdeklôdés mutatkozik a témával kapcsolatos Gordon Research konferenciák (Biodegradable Polymers, Drug targeting), valamint az 1996-ban angol és japán kutatók által kezdeményezett; évente megrendezésre kerülô konferencia (lnternational Symposium on Polymer Therapeutics, From Laboratory to Clinical Practice) iránt. A hazai kutatások elismerésének is tekinthetô, hogy a fenti folyóirat tanácsadó testületének van magyar tagja, és a nemzetközi konferenciák meghívott elôadói között rendszeresen hangzik el hazai eredményekrôl szóló beszámoló.
 

Köszönetnyilvánítás
Munkánkat támogatta az EU COST/PECO "Synthetic Polymers in Drug Delivery Research, SPIDER" Network (7 ország 14 Iaboratóriuma) programja, az OTKA, az OMFB, valamint a Népjóléti Minisztérium.

IRODALOM:
1. Fridkis-Hareli M., Teitelbaum D., Pecht I.. Amon R., Sela M., Int. Immunol., 1997. 9, 925--934.
2. Gaál D., Hudecz F., Szekerke M., J. Biol. Response Modifiers, 1984. 3, 174-184.
3. Gaál D., Hudecz F., Szekerke M., Eur. J. Cancer, 1993. 29A. 5225.
4. Duomic PR, Tomalia DA, Current Opinion in Colloid and Interface Science, 1996. 1. 221-235.
5. Bieliska A, Kukowska-Latalln JF, Johnson J. Tomalia DA, Baker Jr, JR. Nucleic Acids Research, 1996. 24, 2176-2182.
6. Hershfield MS. Mitchell BS, in The Metabolic and Molecular bases of lnherited Disease, eds. Scriver CR, Beaduet AL. WS. Valle D. MeGraw-Hill, New-York. 1995. 1725-1768.
7. Nucci ML, Shorr R, Abuchowski A. Advanced Drug Delivery Reviews. 1991. 6. 133-151.
8. Treatment with GnRH Analogs: Controversies and Perspectives, eds. M. Filicorin C. Flanmigni, The Parthenon Publishing Group, London, 1996.
9. Kwon G, Kataoka K, Advanced Drug Delivery Reviews, 1995. 16, 295-309.
10. Gabizon A, Chemia M, Tzemach D, Horowitz AT, Goren D, J. Drug Targeting. 1996. 3, 391-398.
11. Perkins AC, Pimm MV, Immunoscintigraphy. Wlley-Liss, New York. 1991.
12. Duncan R., Anti-Cancer Drugs. 1992, 3, 175-210.
13. Takakura Y. Hashida M. Critical Reviews in Oncology/Hematology 1995, 18, 207-231.
14. Matsumura Y, Maeda H. Cancer Res. 1986. 46. 6387-6392.
15. Maeda H. Miyamoto Y, in: Drug absorption enhancement, ed. deBoer AG. Harvood Academic Publishers, Switzerland. 1994. 221-247.
16. Maeda H, Konno T, in Neocarzinostatin. The Past. Present and Future of an Anticancer Drug; eds. Maeda, H. Edo K. IshidaN., Springer, Tokyo, 1997, 227-267.
17. Duncan R. Chemistry and Industry 1997, 262-265.
18. Bokkel Huinink WW, Terwogt JM. Dubbelman R, Valkenet L. Yurlo MG Schellens JHM, Beijnen JH, 3rd International Symposium on Polymer Therapeutics, London, 1998, Abstracts, p12
19. Hudecz. F, Votávova H, Gaál D. et al. in: Polymeric Materials in Medication, eds. Gebelein ChG. Carraher ChE. Plenum Press. New York, 1985, 265-289.
20. Hudecz F. Anti-Cancer Drugs. 1995. 6, 171-193.
21. Mezõ G. Kajtár J. Nagy I, Szekerke M. Hudecz F. Biopolymers, 1997. 42, 719-730.
22. Sela M. in: Molecules. cells, and parasites in imnunology, eds. Larralde C. Wills K. Ortiz-Ortiz L. Selo, M., Acad. Press. New York I980. 215-228.
23. Clegg JA. Hudecz F. Pimm M, Baldwin RW.Bioconjugate Chem. 1990, 2, 425-430.
24. Hudecz F. Gaál D. Kurucz I. et al. J. Controlled Release 19: 231-43 (1992).
25. Hudecz F. Clegg JA. Kajtár J. et al. Bioconjugate Chem. 1992, 3, 49-57.
26. Hudecz F. Clegg JA, Kajtár J et al. Bioconjugate Chem. 1993, 4. 25-33.
27. Mezõ G. Sármay G. Hudecz F. et al. J. Bioactive and Compatible Polymers, 1996. 11, 263-285.
28. Mezõ G. Mezõ I. Seprõdi A, Teplán I, Kovács M. Vincze B. Pályi I. Kajtár J, Szekerke M. Hudecz F. Bioconjugate Chem. 1996, 7, 642-650.
29. Pimm MV. Hudecz F. J. Cancer Res. Clin. Oncol., 1996, 122, 45-54.
30. Upeslacis J.. Hinman L. Annual Reports in Medicinal Chemistry, Academic Press, New York, 1988, 151-160.
31. Hudecz F. Ross H. Price MR, Baldwin RW. Bioconjugate Chemistry 1990, 1, 197-204.
32. Gaál D, Hudecz F. Eur. J, Cancer 1998. 34. 155-161.
33. Bõsze Sz. Lopez Barcons LA. Gaál. D. Fabra A. Hudecz F. SPIDER Discussion Meeting on Polymer Systems for Delivery of Drugs. Small Bioactive Materials and DNA. Nottingham, England, September 16-17. 1996.

Vissza a tartalomjegyzékhez http://www.kfki.hu/chemonet/  http://www.ch.bme.hu/chemonet/