RU2779367C1 - Титановый имплантат с функцией локальной иммунотерапии для остеореконструктивной хирургии и профилактики местного рецидива онкологического заболевания и способ его изготовления - Google Patents

Титановый имплантат с функцией локальной иммунотерапии для остеореконструктивной хирургии и профилактики местного рецидива онкологического заболевания и способ его изготовления Download PDF

Info

Publication number
RU2779367C1
RU2779367C1 RU2021135811A RU2021135811A RU2779367C1 RU 2779367 C1 RU2779367 C1 RU 2779367C1 RU 2021135811 A RU2021135811 A RU 2021135811A RU 2021135811 A RU2021135811 A RU 2021135811A RU 2779367 C1 RU2779367 C1 RU 2779367C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
drug
prevention
titanium
local
recurrence
Prior art date
Application number
RU2021135811A
Other languages
English (en)
Inventor
Борис Борисович Страумал
Наталья Юрьевна Анисимова
Ольга Александровна Когтенкова
Михаил Валентинович Киселевский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр онкологии имени Н.Н. Блохина" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина" Минздрава России)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научный центр Российской академии наук в Черноголовке (НЦЧ РАН)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр онкологии имени Н.Н. Блохина" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина" Минздрава России), Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научный центр Российской академии наук в Черноголовке (НЦЧ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр онкологии имени Н.Н. Блохина" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина" Минздрава России)
Application granted granted Critical
Publication of RU2779367C1 publication Critical patent/RU2779367C1/ru

Links

Images

Abstract

Изобретение относится к медицине и ветеринарии и может быть использовано для восстановительной хирургии черепно-челюстно-лицевой области после резекции опухоли и для профилактики местного рецидива онкологического заболевания. Имплантат представляет собой пластину из титанового сплава ВТ6 с отверстиями округлой формы. Отверстия заполнены порошкообразным препаратом анти PD-1 методом компактирования. Размер пластины определяется конкретной клинической ситуацией. Основа из титанового сплава выполняет роль депо для препарата анти PD-1 и опосредует проявление механических, каркасных и прочностных свойств готового изделия. Препарат анти PD-1 опосредует стимуляцию противоопухолевой активности иммунной системой пациента за счет подавления иммуносупрессорных реакций. Плотное компактирование препарата анти PD-1 в отверстия титановой основы обеспечивает пролонгированное высвобождение препарата в окружающие ткани после имплантации. Таким образом, заявляемый имплантат может быть использован как для остеореконструкции при лечении онкологических больных, так и для профилактики рецидива основного заболевания у пациентов после условно-радикальных операций. Техническим результатом является минимизирование механической травматизации окружающих тканей при имплантации пациенту. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к медицине и ветеринарии, а именно к онкологии, и может быть использовано для восстановительной хирургии черепно-челюстно-лицевой области после резекции опухоли и для профилактики местного рецидива онкологического заболевания.
Для лечения онкологических больных предложено применение различных методов и средств иммунотерапии, как для терапии опухолей, так и для профилактики рецидива основного заболевания у пациентов после условно-радикальных операций. В качестве средств иммунотерапии используют биомедицинские клеточные продукты, рекомбинантные цитокины, а также антитела к мембранно-связанным опухоль-специфическим молекулам или рецепторам, вовлеченным в реализацию противоопухолевого иммунного ответа. Известен биомедицинский клеточный продукт с анти-HER2 специфической противоопухолевой активностью получения CAR-T-НК клеток [RU 2728361]. Предложено использовать аллостимулированные клетки в двухэтапной последовательной стратегии имплантации непосредственно в солидную опухоль для инициации иммунного противоопухолевого ответа организмом пациента [ЕР 1037643]. Предложено использовать комбинацию аллогенных клеток для терапии злокачественных опухолей для паратуморальной имплантации [СА 2346769]. Значительный практический интерес представляет лечение с помощью препаратов ингибиторов контрольных точек иммунитета. В частности, используют моноклональные антитела к PD-1 (анти PD-1) - регуляторному рецептору на поверхности Т-лимфоцитов и натуральных киллеров, опосредующим супрессорное влияние на эффекторы противоопухолевого иммунитета [ES 2427646T5]. Для эффективного терапевтического и профилактического воздействия препараты анти-PD-1 вводят пациентам в виде длительного курса (от 6 до 12 месяцев). Однако известно, что этот препарат при системном введении часто вызывает тяжелые побочные эффекты [doi: 10.1007/s12094-021-02598-6], как и другие средства иммунотерапии. Кроме того, высокая стоимость названного препарата и других средств иммунотерапии в целом ограничивает возможности курсового системного применения для некоторых пациентов. Для снижения вводимой дозы препарата было предложено доставлять препараты in situ локально в область развития онкологического процесса или высокого риска рецидива первичного заболевания после резекции опухоли, что призвано уменьшить риск развития побочных эффектов и снизить стоимость лечения. Известно изобретение, которое включает размещение in situ имплантата, содержащего и/или покрытого по крайней мере одним активным агентом, для лечения злокачественных опухолей непосредственно в/около/вне зоны массы злокачественных клеток (например, путем размещения имплантата непосредственно в области опухоли) или для профилактики рецидива [US 20110142904]. Было предложено интратуморальное введение рекомбинантных цитокинов: препарата интерферона для лечения базально-клеточного рака кожи [https://rsmu.ru/fileadmin/templates/DOC/Disser/10/d_abdulla_ibragim.pdf], а также фактора некроза опухоли - альфа для лечения внутриглазной и конъюнктивальной меланомы [RU 2175242 С1]. Известно изобретение для химиотерапии рака, предполагающее пролонгированное высвобождение из биоразлагаемых полимерных имплантатов (например, миллицилиндров и микросфер, а также in situ образующихся гелей) соединений (в том числе, блокирующих активность интерлейкина-6) в области иссечения злокачественной опухоли, или для предотвращения ее прогрессирования [WO 2017147169]. Известно изобретение, включающее имплантацию в непосредственной близости от опухоли специального депо на основе гидрогеля, способного длительно обеспечивать градиент хемокинов иммунных клеток и ингибиторов иммунных контрольных точек типа анти-PD-1 [WO 2020176790]. В качестве средства локальной иммунотерапии онкологических больных было предложено использовать мультимерный TRAIL R-2-специфичный скаффолд, на основе 3 домена FnIII тенасцина (Tn3), обладающий повышенной аффинностью относительно клеточного рецептора 2 TRAIL (TRAIL R2) [RU 2628699].
Титан и его сплавы широко используются в качестве основы медицинских имплантатов, применяемых для возмещения дефектов не только трубчатых, но и плоских костей, где выполняют в основном каркасную функцию. В частности, известно изобретение, представляющее собой пластину на основе титана для закрытия дефектов черепа после трепанаций [US 9827012 B2] и дефектов костей челюстно-лицевой зоны [US 10080567 B2]. Для лечения пациентов с трудно доступными для хирургического лечения опухолями и для реконструкции у них костных дефектов после условно-радикальных операций оптимальным является применение медицинских изделий, сочетающих высокие прочностные и механические свойства титановых сплавов (например, сплав ВТ6) с противоопухолевой активностью для профилактики развития местного рецидива основного заболевания. Например, известно изобретение, где описывается материал из никель-титанового сплава с модифицированной поверхностью, обладающий эффектом селективного ингибирования роста опухоли, за счет выделения ионов никеля [CN 104436315 А]. Однако высвобождение активных ионов происходит только при условии выраженного ацидоза, а также существует риск развития неспецифического токсического действия эффекторных ионов. Однако противоопухолевый эффект такого изделия может быть опосредован как прямым цитотоксическим воздействием на опухолевые клетки, так и активацией противоопухолевого иммунитета пациента.
В качестве прототипа заявляемого изобретения принято использование имплантируемых пористых титановых носителей с депонированной в их поры суспензией лимфокин-активированных киллеров (ЛАК) на основе натуральных киллеров - субпопуляции аутологичных лимфоцитов, модифицированных рекомбинантными цитокинами ex vivo, для иммунореабилитации онкологических больных [RU 2400238]. В прототипе описан способ, согласно которому генерируют культуру ЛАК в присутствии интерлейкина-2 (ИЛ-2), а затем депонируют взвесь полученных клеток в стерилизованных и промытых культуральной средой пористых титановых носителях с пористостью 55-60%. Противоопухолевый эффект имплантированных скаффолдов реализуется путем прямого цитотоксического воздействия ЛАК на опухолевые клетки, а также опосредованной активацией звеньев противоопухолевого иммунитета пациента.
Недостатки прототипа: высокий риск развития местной воспалительной реакции из-за высвобождения активированными лимфоцитами провоспалительных цитокинов, а также за счет оксидативного стресса, обусловленного накоплением свободных радикалов в области имплантации изделия. Известно также, что в связи с повреждением нормальных эндотелиальных клеток сосудов под воздействием ИЛ-2 и ЛАК существует риск возрастания частоты метастазов злокачественных опухолей [Майбородин И.В. с соавт, 2009].
Задачей заявляемого изобретения является создание имплантата для восстановительной хирургии черепно-челюстно-лицевой области после резекции опухоли и для профилактики местного рецидива онкологического заболевания.
Заявляемое изобретение характеризуется тем, что основа, представляет собой пластину из титанового сплава ВТ6 с отверстиями округлой формы, заполненными порошкообразным препаратом анти PD-1 методом компактирования. Размер пластины определяется конкретной клинической ситуацией.
Получение образцов заявляемого изделия осуществляют следующим образом. В качестве основы изделия используют заготовку с ровной поверхностью площадью не менее 1 см из титанового сплава ВТ6. Затем поверхность изделия механически шлифуют со всех сторон и выпиливают отверстия диаметром 1-2 мм с помощью электроэрозионной резки, а затем плотно заполняют отверстия заготовки порошкообразной формой препарата анти PD-1 при соблюдении температуры не выше 42°С.
Технический результат
В результате описанных действий получают изделие с отшлифованной поверхностью, что минимизирует механическую травматизацию окружающих тканей при имплантации пациенту. Основа из титанового сплава выполняет роль депо для препарата анти PD-1 и опосредует проявление механических, каркасных и прочностных свойств готового изделия. Препарат анти PD-1 опосредует стимуляцию противоопухолевой активности иммунной системой пациента за счет подавления иммуносупрессорных реакций. Плотное компактирование препарата анти PD-1 в отверстиях титановой пластины-основы обеспечивает пролонгированное высвобождение препарата в окружающие ткани после имплантации. Таким образом, заявляемое изделие может быть использовано как для остеореконструкции при лечении онкологических больных, так и для профилактики рецидива основного заболевания у пациентов после условно-радикальных операций.
Изобретение иллюстрируется фигурой 1а-в
На фиг. 1а - фотография титанового имплантата с отверстиями диаметром 1 мм (увеличение в 2,1 раза).
На фиг. 1б - фотография титанового имплантата с отверстиями 1,5 мм (увеличение в 2,1 раза).
На фиг 1в - фотография титанового имплантата с отверстиями 2 мм (увеличение в 2,1 раза).
Изобретение иллюстрировано двумя примерами.
Пример №1. Исследование биоактивных свойств.
Изготавливали заготовки изделий из титанового сплава марки ВТ6 в виде дисков диаметром 1 см, толщиной 2 мм методом электроэрозионной резки. После шлифовки образцов выпиливали отверстия округлой формы диаметром 1 мм; 1,5 мм и 2 мм, глубиной не менее 2 мм методом электроэрозионной резки (Фиг. 1а-в). Затем в прорези вносили порошкообразную форму препарата анти PD-1 методом компактирования с помощью лабораторного пресса при давлении 1-5 атм. Полученное изделие упаковывали и стерилизовали радиационным способом. Эффективность стимуляции противоопухолевой активности тестировали в эксперименте in vitro. С этой целью образцы изделий размещали на дне лунок 12-луночного планшета, на них наносили мононуклеарные лейкоциты крови пациента с метастазами рака молочной железы в кости бедра, суспендированные в полной питательной среде на основе RPMI-1640 и 10% фетальной телячьей сыворотки. После 3 суток инкубации при 37°С в атмосфере с 5% углекислого газа, оценивали изменение фенотипа лимфоцитов методом проточной цитометрии и их цитотоксическую активность относительно клеток рака молочной железы линии MCF7. В качестве контроля использовали лейкоциты пациента, инкубированные в среде без образцов изделия при соблюдении вышеописанных условий. Полученные данные свидетельствуют о том, что цитотоксическая активность клеток, инкубированных с образцами заявляемого изделия всех типов, достоверно превышала клеточную активность в контроле в 1,5-2,2 раза (р<0,05). Одновременно наблюдали значительные изменения фенотипа лимфоцитов, свидетельствующие о снижении в 2,4 раза экспрессии ингибиторного рецептора PD-1 цитотоксическими Т-лимфоцитами и натуральными киллерами под воздействием контакта с тестируемыми изделиями (р<0,05 в сравнении с контролем). Был сделан вывод о том, что под влиянием выхода анти PD-1 из депо в титановой пластине происходила блокировка ингибиторных PD-1 рецепторов, ассоциированных с активированными лимфоцитами, что позволило в полной мере реализовать их противоопухолевый потенциал.
Пример №2. Исследование механических свойств.
Изготавливали заготовки изделий из титанового сплава марки ВТ6 в виде дисков диаметром 1 см, толщиной 4 мм с отверстиями округлой формы диаметром 1 мм; 1,5 мм и 2 мм, как описано в примере №1. Проводили исследования микротвердости по Бринелю Н и модуля Юнга Е с помощью наноиндентирования индентором Берковица. Согласно полученным данным, образцы заявляемого изделия характеризовались следующими величинами Н=5 ГПа и Е=120 ГПа. Полученные значения близки к значениям означенных параметров перфорированных пластин и сетчатых конструкций из сплавов титана, разрешенных для применения при остеореконструктивных операциях (р>0,05). Следовательно, механические свойства изготовленных образцов отвечают требованиям, предъявляемым к материалам для реконструкции костей черепно-челюстно-лицевой области.
Таким образом, заявляемое изобретение может быть использовано как для остеореконструкции при лечении онкологических больных, так и для профилактики рецидива основного заболевания у пациентов после условно-радикальных операций.
Пример 3.
Изготавливали заготовки изделий из титанового сплава марки ВТ6 в виде квадратных пластин с длиной сторон 5 мм, толщиной 3 мм с отверстиями округлой формы диаметром 1 мм; 1,5 мм и 2 мм, как описано в примере №1. Полученное изделие упаковывали и стерилизовали радиационным способом. Исследования проводили на мышах линии C57BL/6 с привитой в области верхней трети голени меланомой линии В16, у которых производили резекцию первичного опухолевого узла и формировали искусственный дефект стенки большеберцовой кости в проксимальной области ее диафиза. У животных опытной группы дефект замещали заявляемым имплантатом, а в контрольной группе реконструкцию костного дефекта не проводили. Результат оценивали через 21 день. Было установлено, что все животные опытной группы демонстрировали полную опороспособность конечности с реконструированной костью, тогда как у 80% животных контрольной группы наблюдалась хромота, вызванная несовершенным остеосинтезом в дефектной области. По результатам вскрытия животных обеих групп было установлено, что у всех животных с имплантатами не наблюдали признаков местного рецидива в области проведения хирургического вмешательства, тогда как у 75% мышей контрольной группы наблюдали формирование узлов меланомы в области костного дефекта. Полученные результаты доказывают, что применение заявляемых имплантатов не только обеспечило эффективную остеореконструкцию в области костного дефекта, но и обеспечило профилактику рецидива опухоли после резекции первичного узла.

Claims (2)

1. Титановый имплантат для локальной иммунотерапии при остеореконструктивной хирургии и для профилактики местного рецидива онкологического заболевания, отличающийся тем, что выполнен в виде пластины с отверстиями округлой формы, которые заполнены порошкообразным препаратом анти PD-1, причем пластина выполнена из титанового сплава ВТ6 и имеет толщину 2-4 мм.
2. Способ изготовления титанового имплантата по п. 1, включающий обработку титановой пластины, поверхность которой механически шлифуют со всех сторон, затем, с помощью электроэрозионной резки, в пластине выпиливают отверстия округлой формы диаметром 1-2 мм и глубиной не менее 2 мм, которые плотно заполняют порошкообразной формой препарата анти PD-1 методом компактирования при температуре не выше 42°С.
RU2021135811A 2021-12-06 Титановый имплантат с функцией локальной иммунотерапии для остеореконструктивной хирургии и профилактики местного рецидива онкологического заболевания и способ его изготовления RU2779367C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2779367C1 true RU2779367C1 (ru) 2022-09-06

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5091511A (en) * 1988-10-03 1992-02-25 Sapporo Breweries Limited Lymphokine activated killer suppressive factor (LAKSF), process for producing it and immunosuppressive agent comprising it
US6267782B1 (en) * 1997-11-20 2001-07-31 St. Jude Medical, Inc. Medical article with adhered antimicrobial metal
RU2400238C1 (ru) * 2009-03-04 2010-09-27 Леонид Валентинович Загребин Способ получения депонированных лимфокин-активированных киллеров
RU2469744C1 (ru) * 2011-06-30 2012-12-20 Фикрет Мавлудинович Абдуллаев Способ создания наноструктурной биоинертной пористой поверхности на титановых имплантатах
US9777381B2 (en) * 2007-10-05 2017-10-03 Washington State University Modified metal materials, surface modifications to improve cell interactions and antimicrobial properties, and methods for modifying metal surface properties
RU2673795C2 (ru) * 2017-04-12 2018-11-30 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Способ производства пористых имплантатов на основе металлических материалов
RU2679604C1 (ru) * 2018-10-25 2019-02-12 Владимир Арамович Геворгян Способ создания микро- и нанорельефной биоинертной поверхности на имплантатах из титана и титановых сплавов

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5091511A (en) * 1988-10-03 1992-02-25 Sapporo Breweries Limited Lymphokine activated killer suppressive factor (LAKSF), process for producing it and immunosuppressive agent comprising it
US6267782B1 (en) * 1997-11-20 2001-07-31 St. Jude Medical, Inc. Medical article with adhered antimicrobial metal
US9777381B2 (en) * 2007-10-05 2017-10-03 Washington State University Modified metal materials, surface modifications to improve cell interactions and antimicrobial properties, and methods for modifying metal surface properties
RU2400238C1 (ru) * 2009-03-04 2010-09-27 Леонид Валентинович Загребин Способ получения депонированных лимфокин-активированных киллеров
RU2469744C1 (ru) * 2011-06-30 2012-12-20 Фикрет Мавлудинович Абдуллаев Способ создания наноструктурной биоинертной пористой поверхности на титановых имплантатах
RU2673795C2 (ru) * 2017-04-12 2018-11-30 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Способ производства пористых имплантатов на основе металлических материалов
RU2679604C1 (ru) * 2018-10-25 2019-02-12 Владимир Арамович Геворгян Способ создания микро- и нанорельефной биоинертной поверхности на имплантатах из титана и титановых сплавов

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Arinzeh et al. Allogeneic mesenchymal stem cells regenerate bone in a critical-sized canine segmental defect
US20200360430A1 (en) Extracellular matrix compositions for the treatment of cancer
US5294446A (en) Composition and method of promoting hard tissue healing
US4832686A (en) Method for administering interleukin-2
Atlan et al. Reconstruction of human maxillary defects with nacre powder: histological evidence for bone regeneration
Lee et al. Effects of a cultured autologous chondrocyte‐seeded type II collagen scaffold on the healing of a chondral defect in a canine model
Baker et al. The influence of the surgical wound on local tumor recurrence
Diaz-Flores et al. Pericytes as a supplementary source of osteoblasts in periosteal osteogenesis.
US5948426A (en) Method and article to induce hematopoietic expansion
JP2005512503A (ja) 生物学的組織および組織構築物を製造するための組成物および方法
US20020055759A1 (en) Bioactive surgical suture
CN107683130B (zh) 包括氧固醇的植入物和使用方法
CA2983832A1 (en) Extracellular matrix compositions for the treatment of cancer or immuno logical diseases
Krasnikov et al. Analysis of dental implants' biointegration in animals
Morhenn et al. Inhibition of a Langerhans cell-mediated immune response by treatment modalities useful in psoriasis
CN113749825A (zh) 一种框架式骨关节假体及其制备方法和应用
Rahal et al. Response of bone marrow to titanium implants: osseointegration and the establishment of a bone marrow-titanium interface in mice.
RU2779367C1 (ru) Титановый имплантат с функцией локальной иммунотерапии для остеореконструктивной хирургии и профилактики местного рецидива онкологического заболевания и способ его изготовления
Oryan et al. Osteosarcoma: current concepts, challenges and future directions
Goel et al. Biomaterials as therapeutic agents for treatment of cancer: a review
KR20180112777A (ko) 향상된 다능성 세포 및 미세혈관 조직 및 이의 사용 방법
JP2023540827A (ja) 高純度及び高効率の自然殺害細胞の製造方法及びその用途
WO2022247975A1 (de) Verfahren zur herstellung von tumor-infiltrierten t-lymphozyten (til) und deren verwendung als zell-therapeutika für die behandlung humaner tumoren
Galatenko et al. Rat tissue responses to dacarbazine-containing implants made of cross-linked polyurethane of different densities
US20210154230A1 (en) Intradiscal t-regulatory cell administration for treatment of disc degenerative disease