RU2791817C1 - Method for including biologically active components in erythrocytes by method of flow hypoosmotic dialysis - Google Patents

Method for including biologically active components in erythrocytes by method of flow hypoosmotic dialysis Download PDF

Info

Publication number
RU2791817C1
RU2791817C1 RU2021130947A RU2021130947A RU2791817C1 RU 2791817 C1 RU2791817 C1 RU 2791817C1 RU 2021130947 A RU2021130947 A RU 2021130947A RU 2021130947 A RU2021130947 A RU 2021130947A RU 2791817 C1 RU2791817 C1 RU 2791817C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
erythrocytes
biologically active
dialyzer
active component
suspension
Prior art date
Application number
RU2021130947A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Фазоил Иноятович Атауллаханов
Азер Мамедович Зейналов
Елена Ивановна Синауридзе
Лариса Колева
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Рбк-Фармэко"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Рбк-Фармэко" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Рбк-Фармэко"
Priority to PCT/RU2022/050261 priority Critical patent/WO2023027613A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2791817C1 publication Critical patent/RU2791817C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: pharmaceutical industry.
SUBSTANCE: method for incorporating a biologically active component into erythrocytes by the method of flow hypoosmotic dialysis comprises the following steps: adding a biologically active component to a suspension of concentrated erythrocytes washed from whole blood or to a previously obtained erythromass; lysis of erythrocytes in the presence of at least one biologically active component using hypoosmotic flow dialysis; incubating a suspension of erythrocytes lysed in the presence of a biologically active component with a hyperosmotic solution to form sealed carrier erythrocytes containing at least one biologically active component; washing sealed erythrocyte carriers containing at least one biologically active component; concentrating, using a dialyzer, sealed carrier erythrocytes containing at least one biologically active component; washing out the sealed carrier erythrocytes remaining there from the dialyzer and adding them to previously obtained sealed carrier erythrocytes containing at least one biologically active component; while the stage of erythrocyte lysis in the presence of a biologically active component is carried out while maintaining a constant transmembrane pressure in the dialyzer of 160-180 mm Hg and pressure at the inlet to the internal circuit of the dialyzer not exceeding atmospheric by more than 120 mm Hg, and maintaining the temperature from +2°C to +10°C; washing of erythrocytes is carried out at room temperature; the concentration of erythrocytes is carried out while maintaining a constant transmembrane pressure in the dialyzer of 90-120 mm Hg taking into account the measured pressure indicators in the external and internal circuits of the dialyzer and maintaining the temperature from +2°C to +10°C; the stage of sealing lysed in the presence of a biologically active component or components of erythrocytes is carried out at a temperature of +25°C to +40°C; moreover, the stage of concentration of erythrocytes washed from whole blood and the stage of concentration of sealed erythrocyte carriers containing at least one biologically active component are carried out until the haematocrit value of the erythrocyte suspension is 75–80%.
EFFECT: above method allows for high efficiency and reproducible degree of incorporation of various biologically active components into erythrocytes, reducing the loss of intracellular content.
16 cl, 7 dwg, 2 tbl, 2 ex

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES

Изобретение относится к области медицины и биологии, в частности к способам создания лекарственных форм для различных ферментных препаратов, а также других биологически активных компонентов (БАК), на основе эритроцитов, которые могут быть использованы как в лечении ряда заболеваний, так и в целях диагностики.The invention relates to the field of medicine and biology, in particular to methods for creating dosage forms for various enzyme preparations, as well as other biologically active components (BAC), based on erythrocytes, which can be used both in the treatment of a number of diseases and for diagnostic purposes.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

Ферменты, включенные в эритроциты, могут быть использованы как в фермент-заместительной и противоопухолевой терапии, так и для удаления из кровотока ряда низкомолекулярных токсичных соединений таких как аммиак, цианид, этиловый и метиловый спирт, ацетальдегид и т.д. [1]. В настоящее время фермент L-аспарагиназа (аспарагиназа) является неотъемлемой частью комплексной терапии острого лимфобластного лейкоза (ОЛЛ) у детей и взрослых [2], а также некоторых других видов онкологических заболеваний [3]. Аспарагиназа это фермент, гидролизующий аминокислоту аспарагин до аспарагиновой кислоты и аммиака. Механизм ее противоопухолевого действия связан с уменьшением концентрации аспарагина в плазме, так как эта аминокислота необходима для синтеза белка и ее отсутствие приводит к замедлению деления опухолевых клеток из-за невозможности такого синтеза. Особенно эффективное действие аспарагиназа оказывает на клетки некоторых опухолей, которые, в отличие от нормальных клеток, не могут самостоятельно синтезировать аспарагин (например, при ОЛЛ) [4]. Однако внутривенное введение аспарагиназы ограничено существованием многих побочных эффектов, основными из которых являются возникновение сильных аллергических реакций, а также короткое время жизни аспарагиназы в кровотоке [5,6]. Создание новой лекарственной формы аспарагиназы (аспарагиназы, включенной в эритроциты) улучшает ее фармакологические свойства, т.к. сильно увеличивает время жизни аспарагиназы в кровотоке [7,8]. Это происходит потому, что аспарагиназа проводит свою реакцию, находясь внутри эритроцитов, что защищает ее от находящихся в плазме антител и протеаз, способных ее разрушить. Субстрат, с которым работает аспарагиназа - аспарагин, способен проникать из плазмы внутрь эритроцита через эритроцитарную мембрану [9]. Аспарагиназу для терапевтического применения получают из бактерий (Esherichia coli, либо из фитопатогенной Erwinia chryzanthemi), т.е. она является для организма человека чужеродным белком. Однако если такая аспарагиназа спрятана внутри собственных клеток организма, это предупреждает развитие аллергических реакций на введенный чужеродный белок. Аналогично обстоит дело и с другими ферментными препаратами, которые включены в эритроциты и могут быть использованы для терапии ряда заболеваний.Enzymes included in erythrocytes can be used both in enzyme replacement and antitumor therapy, and for removing a number of low-molecular toxic compounds from the bloodstream, such as ammonia, cyanide, ethyl and methyl alcohol, acetaldehyde, etc. [1]. Currently, the enzyme L-asparaginase (asparaginase) is an integral part of the complex therapy of acute lymphoblastic leukemia (ALL) in children and adults [2], as well as some other types of cancer [3]. Asparaginase is an enzyme that hydrolyzes the amino acid asparagine to aspartic acid and ammonia. The mechanism of its antitumor action is associated with a decrease in the concentration of asparagine in plasma, since this amino acid is necessary for protein synthesis and its absence leads to a slowdown in the division of tumor cells due to the impossibility of such synthesis. Asparaginase has a particularly effective effect on the cells of some tumors, which, unlike normal cells, cannot independently synthesize asparagine (for example, in ALL) [4]. However, intravenous administration of asparaginase is limited by the existence of many side effects, the main of which are the occurrence of severe allergic reactions, as well as a short lifetime of asparaginase in the bloodstream [5,6]. The creation of a new dosage form of asparaginase (asparaginase included in erythrocytes) improves its pharmacological properties, tk. greatly increases the lifetime of asparaginase in the bloodstream [7,8]. This is because asparaginase conducts its reaction while inside the red blood cells, which protects it from antibodies and proteases in the plasma that can destroy it. The substrate with which asparaginase works - asparagine, is able to penetrate from the plasma into the erythrocyte through the erythrocyte membrane [9]. Asparaginase for therapeutic use is obtained from bacteria (Esherichia coli, or from the phytopathogenic Erwinia chryzanthemi), i.e. it is a foreign protein for the human body. However, if such asparaginase is hidden inside the body's own cells, this prevents the development of allergic reactions to the introduced foreign protein. The situation is similar with other enzyme preparations that are included in erythrocytes and can be used to treat a number of diseases.

Включение в эритроциты других БАК, например, низкомолекулярного антрациклинового антибиотика доксорубицина или терпено-индольных алкалоидов винкристина и винбластина, которые также широко используются в терапии ряда онкологических заболеваний [10-12], позволяет создать в эритроцитах депо этих лекарственных препаратов, которые постепенно выходят из эритроцитов-носителей, поддерживая в кровотоке достаточную терапевтическую концентрацию лекарства в течение долгого времени. Это важно, т.к., несмотря на высокую эффективность этих препаратов при прямом внутривенном введении, дозы препаратов, которые могут быть введены в организм, лимитируются их высокой токсичностью, например, их супрессивным действием на костный мозг [12], кардио- и нефротоксичностью [13]. При введении этих препаратов в эритроциты удается избавиться от их высоких пиковых концентраций в плазме в момент введения, которые и определяют, в большой степени, токсичность препаратов. Таким образом, включение ряда лекарственных ферментов и других биологически активных компонентов в эритроциты может обеспечивать улучшение фармакологических свойств данных БАК (их фармакокинетики и фармакодинамики), а также снижение их токсических эффектов.The inclusion of other BACs in erythrocytes, for example, the low molecular weight anthracycline antibiotic doxorubicin or the terpene-indole alkaloids vincristine and vinblastine, which are also widely used in the treatment of a number of oncological diseases [10-12], makes it possible to create a depot of these drugs in erythrocytes, which are gradually released from erythrocytes. carriers, maintaining a sufficient therapeutic concentration of the drug in the bloodstream for a long time. This is important because, despite the high efficacy of these drugs when administered directly intravenously, the doses of drugs that can be administered to the body are limited by their high toxicity, for example, their suppressive effect on the bone marrow [12], cardiotoxicity and nephrotoxicity. [13]. With the introduction of these drugs into erythrocytes, it is possible to get rid of their high peak plasma concentrations at the time of administration, which determine, to a large extent, the toxicity of the drugs. Thus, the inclusion of a number of medicinal enzymes and other biologically active components in erythrocytes can improve the pharmacological properties of these BACs (their pharmacokinetics and pharmacodynamics), as well as reduce their toxic effects.

В настоящее время наиболее мягкими, эффективными и щадящими способами, которые позволяют получить эритроциты-носители лекарственных препаратов со свойствами близкими к свойствам исходных эритроцитов, являются способы, основанные на обратимом гипоосмотическом воздействии на клетки.Currently, the most gentle, effective and sparing methods that make it possible to obtain drug-carrying erythrocytes with properties similar to those of the original erythrocytes are methods based on a reversible hypoosmotic effect on cells.

Из современного уровня техники известны различные вариации способов включения аспарагиназы и других ферментов, а также низкомолекулярных БАК, в эритроциты, в основе которых лежит обратимое гипоосмотическое воздействие на клетки:From the current level of technology, various variations of methods for incorporating asparaginase and other enzymes, as well as low-molecular BACs, into erythrocytes are known, which are based on a reversible hypoosmotic effect on cells:

1. Ropars С., Nicolau Y.C., Chassaigne М. Encapsulating biological active substances into erythrocytes, US Patent 4,652,449, March 14, 1987, A61K 35/18 [14].1. Ropars C., Nicolau Y.C., Chassaigne M. Encapsulating biological active substances into erythrocytes, US Patent 4,652,449, March 14, 1987, A61K 35/18 [14].

2. Pages E., Ropars С., Bailleul С. Apparatus for causing medical products to penetrate into red blood cells. US Patent 5,589,389, December 31, 1996, C12M 1/12, C12M 3/06) [15].2. Pages E., Ropars C., Bailleul C. Apparatus for causing medical products to penetrate into red blood cells. US Patent 5,589,389, December 31, 1996, C12M 1/12, C12M 3/06) [15].

3. a) Magnani M., Panzani I., Bigi L., Zanella A. Method of encapsulating biologically active agents within erythrocytes and apparatus thereof (Dideco Sri, Italy). Европейский патент ЕР 0882448, дата публикации 12.01.2005, бюллетень 2005/02, А61К 9/50) [16];3. a) Magnani M., Panzani I., Bigi L., Zanella A. Method of encapsulating biologically active agents within erythrocytes and apparatus thereof (Dideco Sri, Italy). European patent EP 0882448, publication date 01/12/2005, Bulletin 2005/02, A61K 9/50) [16];

б). Мамбрини Д., Серафини С. Устройство и набор для инкапсуляции в эритроцитах по меньшей мере одного соединения для терапевтического и диагностического применения (EryDel SpA, Italy). Патент России RU 2595844, дата публикации заявки РСТ 03.11.2011, А61К 9/50, А61М 1/36, B01J 4/00) [17];b). Mambrini D, Serafini S. Device and kit for encapsulation in erythrocytes of at least one compound for therapeutic and diagnostic applications (EryDel SpA, Italy). Russian patent RU 2595844, publication date of the PCT application 03.11.2011, A61K 9/50, A61M 1/36, B01J 4/00) [17];

в). Мамбрини Д., Бенатти Л., Капогросси Д., Мандолини М. Способ получения эритроцитов, нагруженных одним или несколькими веществами, представляющими фармацевтический интерес, и полученные таким образом эритроциты (EryDel SpA, Italy). Патент России RU 2670070, дата публикации заявки РСТ 13.11.2014, А61К9/50) [18].V). Mambrini D., Benatti L., Capogrossi D., Mandolini M. Method for producing red blood cells loaded with one or more substances of pharmaceutical interest and thus obtained red blood cells (EryDel SpA, Italy). Russian patent RU 2670070, publication date of the PCT application 11/13/2014, А61К9/50) [18].

4. Godfrin Y. Lisis/resealing process and device for incorporating an active ingredient, in particular asparaginase or inositol hexaphosphate, in erythrocytes (EryTech Pharma, France). US Patent 8,617,840, data of patent 31.12.2013, C12Q 1/24, C12N 13/00, C12M 1/33, C12M 3/08 [19].4. Godfrin Y. Lisis/resealing process and device for incorporating an active ingredient, in particular asparaginase or inositol hexaphosphate, in erythrocytes (EryTech Pharma, France). US Patent 8,617,840, data of patent 12/31/2013, C12Q 1/24, C12N 13/00, C12M 1/33, C12M 3/08 [19].

Все указанные способы используют для включения ферментов и других БАК в эритроциты различные варианты гипоосмотического способа.All of these methods are used for the inclusion of enzymes and other BAC in erythrocytes various variants of the hypoosmotic method.

Общий принцип данной технологии состоит в том, что эритроциты приводят в контакт с гипоосмотическим раствором (т.е. раствором, имеющим осмоляльность ниже физиологической, составляющей 300 мОсм/кг). В результате этого возникает разница в осмотическом давлении по обе стороны эритроцитарной мембраны. Для уравновешивания осмотического давления внутри и снаружи эритроцита в него начинает поступать вода. Эритроцит постепенно набухает, в результате чего, после достижения максимально возможного объема (при сохранении постоянной площади поверхности эритроцита), в его мембране появляются разрывные дефекты (поры) диаметром от 8 до 50 нм, через которые из эритроцита может выходить гемоглобин и другие соединения, а внутрь эритроцита могут поступать компоненты (в том числе аспарагиназа или другие ферменты и низкомолекулярные соединения, а также нагруженные БАК наночастицы), присутствующие во внешнем растворе. Диаметр пор был измерен экспериментально и составлял от 8 до 50 нм [20-23], при этом было установлено, что для выхода гемоглобина из эритроцита достаточно образования пор диаметром около 10 нм [23,24].The general principle of this technology is that the erythrocytes are brought into contact with a hypoosmotic solution (i.e., a solution having an osmolality below physiological, of 300 mOsm/kg). As a result, there is a difference in osmotic pressure on both sides of the erythrocyte membrane. To balance the osmotic pressure inside and outside the erythrocyte, water begins to flow into it. The erythrocyte gradually swells, as a result of which, after reaching the maximum possible volume (while maintaining a constant surface area of the erythrocyte), bursting defects (pores) with a diameter of 8 to 50 nm appear in its membrane, through which hemoglobin and other compounds can leave the erythrocyte, and components (including asparaginase or other enzymes and low molecular weight compounds, as well as nanoparticles loaded with BAA) present in the external solution can enter the erythrocyte. The pore diameter was measured experimentally and ranged from 8 to 50 nm [20–23], while it was found that the formation of pores with a diameter of about 10 nm is sufficient for the release of hemoglobin from an erythrocyte [23, 24].

Способы, раскрытые в патенте US 4,652,449 (Ropars С., et al.) [14], позволяют работать с широким диапазоном объемов упакованных эритроцитов (от 200 мл до нескольких мл), которые должны быть сначала выделены из соответствующего объема исходной крови (от 450 мл до 10 мл).The methods disclosed in US patent 4,652,449 (Ropars C., et al.) [14] allow to work with a wide range of volumes of packed erythrocytes (from 200 ml to several ml), which must first be isolated from the corresponding volume of initial blood (from 450 ml to 10 ml).

Вещество, которое должно быть включено в эритроциты, вводится с помощью насоса в трубку, через которую суспензия эритроцитов подается в диализный элемент (до прохождения этой суспензии через теплообменное устройство, обеспечивающее нужную для диализа клеток температуру).The substance to be included in the erythrocytes is introduced by means of a pump into a tube through which the erythrocyte suspension is fed into the dialysis element (before the suspension passes through a heat exchange device that provides the temperature required for cell dialysis).

Общими чертами всех вариантов проведения процедуры включения биологически активного компонента в эритроциты является использование для лизиса эритроцитов диализного элемента (диализатора), состоящего из двух отсеков (компартментов), разделенных диализной мембраной. Устройство диализных элементов может быть различным. Они могут содержать 2 отсека, разделенных только одной плоской полупроницаемой мембраной, или множество полых волокон из полупроницаемой мембраны, окруженных внешним отсеком. В первом отсеке циркулирует суспензия эритроцитов, а во втором - гипоосмотический раствор для обеспечения лизиса эритроцитов.Common features of all variants of the procedure for incorporating a biologically active component into erythrocytes is the use of a dialysis element (dialyzer) for the lysis of erythrocytes, consisting of two compartments (compartments) separated by a dialysis membrane. The device of dialysis elements can be different. They may contain 2 compartments separated by only one flat semi-permeable membrane, or a plurality of semi-permeable membrane hollow fibers surrounded by an outer compartment. In the first compartment, a suspension of erythrocytes circulates, and in the second, a hypoosmotic solution to ensure the lysis of erythrocytes.

Запечатывание полученных эритроцитов-носителей может быть проведено путем запечатывания пор в мембранах этих эритроцитов, при восстановлении нормальной осмотичности в суспензии лизированных в присутствии включаемого препарата эритроцитов, путем их инкубации при температуре от 20°С до 40°С с гиперосмотическим раствором (т.е. раствором с осмоляльностью выше физиологической, составляющей 300 мОсм/кг) как в отдельном резервуаре, так и во втором диализном элементе, в первом отсеке которого циркулирует суспензия лизированных эритроцитов, а во втором гиперосмотический раствор.The sealing of the resulting carrier erythrocytes can be carried out by sealing the pores in the membranes of these erythrocytes, while restoring normal osmoticity in a suspension of erythrocytes lysed in the presence of the included drug, by incubating them at a temperature of 20°C to 40°C with a hyperosmotic solution (i.e. a solution with an osmolality higher than the physiological one (300 mOsm/kg) both in a separate tank and in the second dialysis element, in the first compartment of which a suspension of lysed erythrocytes circulates, and in the second a hyperosmotic solution.

В отдельных частных случаях выполнения способа [14] для целей лизиса и запечатывания эритроцитов может быть использован один и тот же диализный элемент, после соответствующей замены буфера во втором отсеке и установления температуры, соответствующей каждой из стадий (примерно от 0°С до 10°С для лизиса и примерно от 20°С до 40°С для запечатывания эритроцитов).In some special cases of performing the method [14], the same dialysis element can be used for the purposes of lysis and sealing of erythrocytes, after appropriate replacement of the buffer in the second compartment and setting the temperature corresponding to each of the stages (from about 0°C to 10°C for lysis and about 20°C to 40°C for RBC sealing).

Способ включения биологически активных веществ в эритроциты, описанный в патенте [14], отличается тем, что в первый отсек диализного элемента непрерывно подают суспензию эритроцитов в изотоническом растворе, содержащую вещество (или вещества) с биологической активностью, а во второй отсек диализного элемента - водный солевой раствор, который является гипотоническим по отношению к суспензии эритроцитов и предназначен для лизиса эритроцитов. В этом случае лизат эритроцитов контактирует с одним или более веществом, обладающим биологической активностью. Далее проводят повышение осмотичности лизата эритроцитов, что позволяет повторно запечатать мембрану эритроцитов, в которые оказывается включен один или более биологически активный компонент.The method of incorporating biologically active substances into erythrocytes, described in the patent [14], is characterized in that a suspension of erythrocytes in an isotonic solution containing a substance (or substances) with biological activity is continuously fed into the first compartment of the dialysis element, and water is continuously fed into the second compartment of the dialysis element. a saline solution that is hypotonic with respect to the erythrocyte suspension and is designed to lyse the erythrocytes. In this case, the erythrocyte lysate is contacted with one or more biologically active substances. Next, an increase in the osmoticity of the erythrocyte lysate is carried out, which makes it possible to reseal the membrane of erythrocytes, in which one or more biologically active component is included.

В качестве недостатка данного способа следует отметить, что в качестве исходного компонента может быть использована лишь суспензия отмытых эритроцитов, что в свою очередь приводит к необходимости предварительного отмывания эритроцитов из цельной крови на внешнем устройстве. Следующим недостатком является возможность работы только с большими объемами суспензии отмытых эритроцитов (полученных из объемов крови от 200 до 450 мл), тогда как работа с малыми объемами суспензии эритроцитов (в несколько мл) осложнена, т.к. способ не предусматривает концентрирования клеток после лизиса, а кинетика процесса изменяется при существенном разбавлении исходной суспензии эритроцитов, которое происходит в этом случае. Требуется строгий подбор параметров диализаторов (площади диализной мембраны и пропускной способности диализатора, которая определяется, в том числе, скоростью протекания суспензии эритроцитов и лизирующего раствора через отдельные компартменты диализного элемента), а также строгий выбор отношений площадей мембран диализных элементов для лизиса клеток и для их запечатывания, которые не всегда могут быть обеспечены существующими на сегодняшний день моделями диализных элементов.As a disadvantage of this method, it should be noted that only a suspension of washed erythrocytes can be used as the initial component, which in turn leads to the need for preliminary washing of erythrocytes from whole blood on an external device. The next disadvantage is the ability to work only with large volumes of washed erythrocyte suspension (obtained from blood volumes from 200 to 450 ml), while working with small volumes of erythrocyte suspension (several ml) is complicated, because the method does not provide for the concentration of cells after lysis, and the kinetics of the process changes with a significant dilution of the initial suspension of erythrocytes, which occurs in this case. Strict selection of dialyzer parameters is required (dialysis membrane area and dialyzer throughput, which is determined, among other things, by the rate of flow of erythrocyte suspension and lysing solution through individual compartments of the dialysis element), as well as a strict selection of the ratios of the membrane areas of dialysis elements for cell lysis and for their sealing, which cannot always be provided by currently existing models of dialysis elements.

В способе, раскрытом в патенте US 5,589,389 (Pages Е., Ropars С. и Bailleul С., 1996), который фактически является вариантом выполнения способа по патенту US 4,652,449, для включения БАК (инозитолгексафосфата, ИГФ) используют большой объем исходной крови (1 трансфузионная единица, т.е. ~450 мл крови) [15]. Способ включает стадию получения суспензии отмытых эритроцитов из цельной крови. Данный способ также основан на обратимом гипоосмотическом лизисе исходных эритроцитов, отмытых при 4°С, их инкубации с включаемым веществом (при 4°С) и последующем запечатывании полученных эритроцитов-носителей путем возвращения эритроцитарной суспензии нормальной осмоляльности при инкубации с гиперосмотическим раствором (при 37°С). Пример патента содержит информацию о включении в эритроциты инозитолгексафосфата, который добавляют в среду уже на второй и третьей стадии отмывания исходных эритроцитов. На стадии лизиса эритроцитов поддерживается температура ниже 10°С (оптимально 4°С), стадия запечатывания полученных эритроцитов-носителей, происходит при поддержании температуры выше 20°С (оптимально 37°С).In the method disclosed in US Pat. No. 5,589,389 (Pages E., Ropars C. and Bailleul C., 1996), which is in fact a variant of the method according to US Pat. No. 4,652,449, a large volume of initial blood (1 transfusion unit, i.e. ~450 ml of blood) [15]. The method includes the step of obtaining a suspension of washed erythrocytes from whole blood. This method is also based on the reversible hypoosmotic lysis of the original erythrocytes washed at 4°C, their incubation with the included substance (at 4°C) and the subsequent sealing of the obtained carrier erythrocytes by returning the erythrocyte suspension of normal osmolality during incubation with a hyperosmotic solution (at 37°C). WITH). An example of a patent contains information about the inclusion of inositol hexaphosphate in erythrocytes, which is added to the medium already at the second and third stages of washing the original erythrocytes. At the stage of lysis of erythrocytes, the temperature is maintained below 10°C (optimally 4°C), the stage of sealing the obtained erythrocyte carriers occurs while maintaining the temperature above 20°C (optimally 37°C).

Способы, раскрытые в патентах ЕР 0882448 (Dideco Sri, Italy), RU 2595844 и RU 2 670070C2 (EryDel SpA, Italy) позволяют работать с небольшими объемами (обычно 50 мл, реже до 100 мл) цельной аутологичной крови пациента [16,17,18]. Исходную кровь центрифугируют, чтобы отделить эритроциты от плазмы, и отмывают эритроциты изоосмотическим (т.е. имеющим физиологическую осмоляльность равную 300 мОсм/кг) солевым раствором с помощью центрифужного колокола для отмывания эритроцитов. Для достижения открытия пор в эритроцитарной мембране используют способ предварительного постепенного набухания (pre-swelling), когда эритроциты помещают последовательно в два гипоосмотических раствора (причем осмоляльность второго раствора ниже осмоляльности первого из них). В патентах [16,17] осмоляльности гипоосмотических растворов выбраны так, что после контакта с первым раствором эритроциты набухают и сферулируются, а после добавления второго гипоосмотического раствора эритроциты лизируются (или частично лизируются), с образованием в эритроцитарной мембране временных пор. При этом суспензия эритроцитов каждый раз сильно разбавляется гипоосмотическим раствором (до финального гематокрита около 4%-2.5%), поэтому после стадии инкубации с гипоосмотическими растворами суспензию лизированных эритроцитов концентрируют. Для этого используют диализное устройство (например, картридж с полыми волокнами из полупроницаемой мембраны), в котором суспензия лизированных (или частично лизированных) эритроцитов прокачивается по внутреннему контуру диализатора, а из внешнего контура осуществляется частичная откачка лизирующего раствора во внешнее приемное устройство. Затем в сконцентрированную суспензию лизированных клеток добавляют водный раствор включаемого БАК, который начинает поступать внутрь эритроцитов через образовавшиеся в мембране эритроцита поры. После окончания процесса инкубации осмоляльность внешней среды восстанавливают до нормальной величины, добавляя в суспензию клеток гиперосмотический раствор, в результате чего поры в мембране эритроцита закрываются и часть включаемого компонента остается внутри эритроцитов-носителей. Большинство стадий процесса регулируется автоматически с помощью специального электронного блока.The methods disclosed in patents EP 0882448 (Dideco Sri, Italy), RU 2595844 and RU 2 670070C2 (EryDel SpA, Italy) make it possible to work with small volumes (usually 50 ml, rarely up to 100 ml) of whole autologous blood of a patient [16,17, 18]. The original blood is centrifuged to separate the erythrocytes from the plasma, and the erythrocytes are washed with iso-osmotic (ie, having a physiological osmolality of 300 mOsm/kg) saline using a centrifuge bell to wash the erythrocytes. To achieve the opening of pores in the erythrocyte membrane, the method of preliminary gradual swelling (pre-swelling) is used, when erythrocytes are placed sequentially in two hypoosmotic solutions (the osmolality of the second solution is lower than the osmolality of the first one). In patents [16, 17], the osmolality of hypoosmotic solutions is chosen so that after contact with the first solution, erythrocytes swell and spherulate, and after adding the second hypoosmotic solution, erythrocytes are lysed (or partially lysed), with the formation of temporary pores in the erythrocyte membrane. In this case, the suspension of erythrocytes is strongly diluted each time with a hypoosmotic solution (up to a final hematocrit of about 4% -2.5%), therefore, after the stage of incubation with hypoosmotic solutions, the suspension of lysed erythrocytes is concentrated. To do this, a dialysis device is used (for example, a cartridge with hollow fibers made of a semipermeable membrane), in which a suspension of lysed (or partially lysed) erythrocytes is pumped along the internal circuit of the dialyzer, and the lysing solution is partially pumped out of the external circuit into an external receiving device. Then, an aqueous solution of the included BAC is added to the concentrated suspension of lysed cells, which begins to enter the erythrocytes through the pores formed in the erythrocyte membrane. After the end of the incubation process, the osmolality of the external environment is restored to a normal value by adding a hyperosmotic solution to the cell suspension, as a result of which the pores in the erythrocyte membrane close and part of the included component remains inside the carrier erythrocytes. Most of the process steps are controlled automatically by a special electronic unit.

Недостатком способа по изобретению является большая потеря внутриклеточного содержимого эритроцитов, обусловленная сильным разбавлением эритроцитов при инкубации и лизисе в присутствии гипоосмотических растворов, что, в свою очередь, приводит к снижению содержания внутриклеточных веществ в эритроцитах после того, как их мембрана становится частично лизированной. И хотя макромолекулы не могут уйти из гемофильтра (диализатора), в котором затем проводят концентрирование, содержание низкомолекулярных метаболитов гликолиза (с молекулярным весом меньше 10000 дальтон) должно снижаться при откачке водного раствора из внешнего контура диализатора, т.к. эти метаболиты сначала выходят в большой объем гипоосмотических растворов на стадии лизиса, а затем легко проходят через диализную мембрану на стадии концентрирования эритроцитов. Кроме того, стадии набухания и лизиса эритроцитов идут при комнатной температуре без охлаждения растворов и суспензии до примерно 4°С, что вызывает снижение выхода включения препарата, т.к. известно, что время жизни образующихся в мембране пор уменьшается при повышении температуры до комнатной.The disadvantage of the method according to the invention is a large loss of the intracellular content of erythrocytes, due to the strong dilution of erythrocytes during incubation and lysis in the presence of hypoosmotic solutions, which, in turn, leads to a decrease in the content of intracellular substances in erythrocytes after their membrane becomes partially lysed. And although macromolecules cannot leave the hemofilter (dialyzer), in which concentration is then carried out, the content of low molecular weight glycolysis metabolites (with a molecular weight less than 10,000 daltons) should decrease when the aqueous solution is pumped out of the external circuit of the dialyzer, because these metabolites first enter a large volume of hypoosmotic solutions at the stage of lysis, and then easily pass through the dialysis membrane at the stage of erythrocyte concentration. In addition, the stages of swelling and lysis of erythrocytes take place at room temperature without cooling the solutions and suspensions to about 4°C, which causes a decrease in the yield of inclusion of the drug, because It is known that the lifetime of pores formed in the membrane decreases as the temperature rises to room temperature.

В патенте RU 2670070 [18], описан вариант способа включения БАК в эритроциты, при котором потеря внутриклеточного содержимого снижена, а эффективность включения БАК увеличена относительно ранее описанного в патентах [16,17] способа за счет того, что осмотичность второго гипоосмотического раствора выбрана такой, что лизиса набухших эритроцитов при контакте со вторым гипоосмотическим раствором не происходит. Эритроциты, набухшие после двух последовательных ступеней обработки гипоосмотическими растворами, где осмоляльность второго раствора ниже, чем осмоляльность первого гипоосмотического раствора, сначала концентрируются, а потом к ним добавляется водный раствор включаемого вещества, что и приводит к лизису набухших эритроцитов (уже в присутствии БАК). При этом осмотичность суспензии набухших эритроцитов после добавления первого гипоосмотического раствора составляет 250-200 мОсм/кг, осмотичность суспензии набухших эритроцитов после добавления второго гипоосмотического раствора составляет 200-170 мОсм/кг, а осмотичность суспензии эритроцитов после двух ступеней набухания и добавления включаемого биологически активного компонента составляет примерно 150-110 мОсм/кг.Patent RU 2670070 [18] describes a variant of the method for incorporating BAC into erythrocytes, in which the loss of intracellular content is reduced, and the efficiency of incorporating BAC is increased relative to the method previously described in patents [16,17] due to the fact that the osmoticity of the second hypoosmotic solution is chosen such that lysis of swollen erythrocytes upon contact with the second hypoosmotic solution does not occur. Erythrocytes swollen after two successive stages of treatment with hypoosmotic solutions, where the osmolality of the second solution is lower than the osmolality of the first hypoosmotic solution, are first concentrated, and then an aqueous solution of the included substance is added to them, which leads to the lysis of swollen erythrocytes (already in the presence of BAC). At the same time, the osmoticity of the suspension of swollen erythrocytes after the addition of the first hypoosmotic solution is 250-200 mOsm/kg, the osmoticity of the suspension of swollen erythrocytes after the addition of the second hypoosmotic solution is 200-170 mOsm/kg, and the osmoticity of the suspension of erythrocytes after two stages of swelling and the addition of the included biologically active component is about 150-110 mOsm/kg.

В известном способе, раскрытом в патенте US 8,617,840 (фирмы EryTech Pharma, France) [19], выбранном нами в качестве ближайшего аналога, для снижения осмоляльности среды снаружи эритроцитов используют процесс диализа суспензии эритроцитов против гипоосмотического раствора с помощью диализатора, в котором суспензия эритроцитов протекает по внутреннему контуру, а гипоосмотический раствор протекает противотоком по его внешнему контуру. БАК, который должен быть включен в эритроциты, при этом помещают либо в исходную суспензию отмытых эритроцитов (т.е. во внутренний контур), либо в суспензию уже лизированных эритроцитов после их выхода из диализатора. Затем загруженные БАК эритроциты запечатывают, восстанавливая, как и в других методах, осмоляльность внешней среды.In the known method disclosed in US patent 8,617,840 (EryTech Pharma, France) [19], which we have chosen as the closest analogue, to reduce the osmolality of the medium outside the erythrocytes, the process of dialysis of the erythrocyte suspension against a hypoosmotic solution is used using a dialyzer in which the erythrocyte suspension flows along the inner contour, and the hypoosmotic solution flows countercurrently along its outer contour. The BAC, which should be included in the erythrocytes, is placed either in the initial suspension of washed erythrocytes (ie, in the internal circuit), or in the suspension of already lysed erythrocytes after they exit the dialyzer. Then, the erythrocytes loaded with BAC are sealed, restoring, as in other methods, the osmolality of the external environment.

Особенности данного способа таковы, что в качестве исходного компонента может быть использована только отмытая эритромасса, работа с цельной кровью не предусматривается. При этом объем этой эритромассы может быть от 10 мл до 250 мл упакованных эритроцитов.The features of this method are such that only washed erythromass can be used as the initial component, work with whole blood is not provided. The volume of this erythromass can be from 10 ml to 250 ml of packed erythrocytes.

Незадолго до стадии лизиса проводят измерение осмотической хрупкости эритроцитов, на основании результатов которого выбирают условия лизиса (осмолярность лизирующего раствора и/или скорость протекания суспензии клеток через диализатор).Shortly before the lysis stage, the osmotic fragility of the erythrocytes is measured, based on the results of which the lysis conditions (osmolarity of the lysing solution and/or the rate of flow of the cell suspension through the dialyzer) are selected.

Измерение хрупкости клеток проводят на внешнем устройстве на образце, начальная температура которого составляет от +1 до +8°С. Процесс занимает 20-30 минут.Measurement of cell fragility is carried out on an external device on the sample, the initial temperature of which is from +1 to +8°C. The process takes 20-30 minutes.

На основании полученных данных рассчитывают скорость потока клеток в диализаторе или осмолярность диализующего раствора с применением следующих формул:Based on the obtained data, the cell flow rate in the dialyzer or the osmolarity of the dialysate solution is calculated using the following formulas:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Н50 - осмолярность, при которой лизировано 50% эритроцитов, V - объем суспензии эритроцитов, А и В - переменные, которые регулируются в зависимости от параметров диализатора и осмолярности лизирующего раствора; K - регулируемая константа.where H 50 is the osmolarity at which 50% of the erythrocytes are lysed, V is the volume of the erythrocyte suspension, A and B are variables that are regulated depending on the parameters of the dialyzer and the osmolarity of the lysing solution; K - adjustable constant.

Figure 00000002
Figure 00000002

где С и D - переменные, которые регулируются в зависимости от параметров диализатора и скорости потока эритроцитов в диализаторе; K - регулируемая константа.where C and D are variables that are adjusted depending on the parameters of the dialyzer and the flow rate of erythrocytes in the dialyzer; K - adjustable constant.

Рассчитанные параметры процесса лизиса в диализаторе (скорость протекания суспензии эритроцитов по внутреннему контуру диализатора и/или осмолярность лизирующего раствора) устанавливаются оператором вручную, т.к. коэффициенты в уравнениях, связывающих различные параметры проведения лизиса с отдельными показателями осмотической хрупкости исходных эритроцитов должны быть установлены для каждого вида используемых диализаторов отдельно, т.к. зависят от параметров самого диализатора.The calculated parameters of the lysis process in the dialyzer (the flow rate of the erythrocyte suspension along the internal contour of the dialyzer and/or the osmolarity of the lysing solution) are set manually by the operator, because the coefficients in the equations relating various parameters of lysis with individual indicators of the osmotic fragility of the original erythrocytes should be set separately for each type of dialyzers used, because depend on the parameters of the dialyzer itself.

Такой способ корректировки и установления параметров процесса лизиса является длительным и трудоемким, и не может быть легко использован в любой лаборатории. Кроме того, его использование повышает вероятность установления некорректных значений ввиду вероятности ошибки оператора.This method of adjusting and setting the parameters of the lysis process is long and laborious, and cannot be easily used in any laboratory. In addition, its use increases the likelihood of establishing incorrect values due to the likelihood of operator error.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION

Техническая проблема, которую решает настоящее изобретение, заключается в устранении недостатков, присущих известным способам.The technical problem that the present invention solves is to eliminate the disadvantages inherent in known methods.

Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является создание высокоэффективного и воспроизводимого способа включения в эритроциты биологически активных компонентов методом проточного гипоосмотического диализа.The technical problem solved by the present invention is the creation of a highly efficient and reproducible method for incorporating biologically active components into erythrocytes by the method of flow hypoosmotic dialysis.

Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение высокой и воспроизводимой эффективности (степени) включения различных биологически активных компонентов в эритроциты, снижение потери внутриклеточного содержимого. Дополнительным техническим результатом является возможность использовать в качестве исходного материала как цельную кровь, так и предварительно приготовленную эритромассу без потери эффективности включения биологически активных компонентов в эритроциты.The technical result of the present invention is to provide a high and reproducible efficiency (degree) of the inclusion of various biologically active components in erythrocytes, reducing the loss of intracellular content. An additional technical result is the ability to use both whole blood and pre-prepared erythromass as a starting material without losing the efficiency of incorporating biologically active components into erythrocytes.

Эффективность включения биологически активных компонентов в эритроциты, согласно настоящему способу, превосходит аналогичную эффективность для известных способов.The efficiency of the incorporation of biologically active components into erythrocytes, according to the present method, is superior to that of known methods.

Указанный технический результат достигается посредством создания способа включения в эритроциты, по меньшей мере, одного биологически активного компонента методом проточного гипоосмотического диализа, содержащего следующие стадии:The specified technical result is achieved by creating a method for incorporating at least one biologically active component into erythrocytes by the method of flow hypoosmotic dialysis, comprising the following steps:

- добавление, по меньшей мере, одного биологически активного компонента к суспензии сконцентрированных отмытых из цельной крови эритроцитов или к предварительно полученной эритромассе;- adding at least one biologically active component to a suspension of concentrated erythrocytes washed from whole blood or to a previously obtained erythromass;

- лизис эритроцитов в присутствии, по меньшей мере, одного биологически активного компонента с помощью гипоосмотического проточного диализа;- lysis of erythrocytes in the presence of at least one biologically active component using hypoosmotic flow dialysis;

- инкубация суспензии эритроцитов, лизированных в присутствии, по меньшей мере, одного биологически активного компонента, с гиперосмотическим раствором с образованием запечатанных эритроцитов-носителей, содержащих, по меньшей мере, один биологически активный компонент;- incubation of a suspension of erythrocytes, lysed in the presence of at least one biologically active component, with a hyperosmotic solution to form sealed carrier erythrocytes containing at least one biologically active component;

- отмывание запечатанных эритроцитов-носителей, содержащих, по меньшей мере, один биологически активный компонент;- washing sealed erythrocyte carriers containing at least one biologically active component;

- концентрирование с помощью диализатора запечатанных эритроцитов-носителей, содержащих, по меньшей мере, один биологически активный компонент;- concentration using dialyzer sealed erythrocyte carriers containing at least one biologically active component;

- вымывание из диализатора оставшихся там запечатанных эритроцитов-носителей и добавление их к ранее полученным запечатанным эритроцитам-носителям, содержащим, по меньшей мере, один биологически активный компонент;- flushing out of the dialyzer the sealed carrier erythrocytes remaining there and adding them to previously obtained sealed carrier erythrocytes containing at least one biologically active component;

при этом, стадию лизиса эритроцитов в присутствии, по меньшей мере, одного биологически активного компонента, проводят при поддержании постоянного трансмембранного давления в диализаторе 160-180 мм рт.ст. и давлении на входе во внутренний контур диализатора, не превышающем атмосферное более, чем на 120 мм рт.ст., а концентрирование эритроцитов осуществляют при поддержании постоянного трансмембранного давления в диализаторе 90-120 мм рт.ст. с учетом измеряемых показателей давления во внешнем и внутреннем контурах диализатора.at the same time, the stage of erythrocyte lysis in the presence of at least one biologically active component is carried out while maintaining a constant transmembrane pressure in the dialyzer of 160-180 mm Hg. and pressure at the inlet to the internal circuit of the dialyzer, not exceeding atmospheric by more than 120 mm Hg, and the concentration of erythrocytes is carried out while maintaining a constant transmembrane pressure in the dialyzer of 90-120 mm Hg. taking into account the measured pressure indicators in the external and internal circuits of the dialyzer.

Все приведенные выше стадии процесса являются необходимыми для достижения заявленного технического результата. Параметры проведения каждой стадии также были выбраны так, чтобы обеспечить достижение этого технического результата.All of the above process steps are necessary to achieve the claimed technical result. The parameters for carrying out each stage were also chosen so as to ensure the achievement of this technical result.

Концентрирование суспензии эритроцитов позволяет откачать из суспензии лишнюю жидкость, максимально сохранив число целых клеток в образце. Для выбора трансмембранного давления на стадии концентрирования суспензии эритроцитов было исследовано, как повышение этого давления влияет на гемолиз эритроцитов, находящихся в диализаторе. На фиг. 1 представлены результаты экспериментов на эритроцитах из двух различных образцов крови. Как видно на представленной фигуре, при трансмембранном давлении выше 120 мм рт.ст. уже наблюдается увеличение содержания гемоглобина в сливаемой из диализатора жидкости, что соответствует увеличению гемолиза в ходе процесса концентрирования. С другой стороны, трансмембранное давление ниже 90 мм рт.ст. допустимо, но сильно увеличивает длительность процедуры концентрирования. Таким образом, оптимальным для стадии концентрирования суспензии эритроцитов был выбран интервал трансмембранного давления 90-120 ммрт.ст. По той же причине, чтобы не терять эритроциты в результате их гемолиза, давление на входе во внутренний контур диализатора, по которому проходит суспензия эритроцитов, не должно превышать атмосферное более, чем на 120 мм. рт.ст.Concentration of the erythrocyte suspension makes it possible to pump out excess liquid from the suspension, preserving the number of whole cells in the sample as much as possible. To select the transmembrane pressure at the stage of concentrating the erythrocyte suspension, it was investigated how an increase in this pressure affects the hemolysis of erythrocytes in the dialyzer. In FIG. 1 shows the results of experiments on erythrocytes from two different blood samples. As can be seen in the presented figure, at a transmembrane pressure above 120 mm Hg. there is already an increase in hemoglobin content in the fluid drained from the dialyzer, which corresponds to an increase in hemolysis during the concentration process. On the other hand, transmembrane pressure is below 90 mm Hg. acceptable, but greatly increases the duration of the concentration procedure. Thus, the transmembrane pressure range of 90-120 mm Hg was chosen as optimal for the stage of concentrating the erythrocyte suspension. For the same reason, in order not to lose erythrocytes as a result of their hemolysis, the pressure at the inlet to the internal circuit of the dialyzer, through which the erythrocyte suspension passes, should not exceed atmospheric pressure by more than 120 mm. Hg

Так как лизированные в результате гипоосмотического диализа эритроциты имеют в своей мембране временные поры, они способны выдержать более высокие трансмембранные давления без полного разрушения клеток. Чтобы выбрать оптимальный интервал трансмембранного давления в диализаторе на стадии лизиса, были проведены опыты, в которых был определен процент инкапсуляции аспарагиназы при различном трансмембранном давлении (фиг. 2). На основании проведенных экспериментов было установлено, что поддержание во время диализа трансмембранного давления в диализаторе 160-180 мм рт.ст. обеспечивает стабильно высокий процент включения вещества в эритроциты. Более низкое давление недостаточно для эффективного включения, а слишком высокое давление приводит к уменьшению эффективности включения, по-видимому, в результате более сильного гемолиза клеток. Таким образом, как оптимальный интервал трансмембранного давления в ходе гипоосмотического диализа эритроцитов был выбран диапазон 160-180 мм рт.ст.Since erythrocytes lysed as a result of hypoosmotic dialysis have temporary pores in their membrane, they are able to withstand higher transmembrane pressures without complete cell destruction. To select the optimal range of transmembrane pressure in the dialyzer at the stage of lysis, experiments were carried out in which the percentage of asparaginase encapsulation was determined at different transmembrane pressure (Fig. 2). Based on the experiments, it was found that maintaining the transmembrane pressure in the dialyzer during dialysis of 160-180 mm Hg. provides a consistently high percentage of substance incorporation into erythrocytes. A lower pressure is not sufficient for effective incorporation, and too high a pressure leads to a decrease in the efficiency of inclusion, presumably as a result of more severe hemolysis of the cells. Thus, the range of 160-180 mm Hg was chosen as the optimal range of transmembrane pressure during hypoosmotic dialysis of erythrocytes.

Биологически активный компонент (или компоненты) добавляется в исходную эритромассу или, в случае, когда в качестве исходного материала использовали цельную кровь, в отмытые из исходной цельной крови и затем сконцентрированные эритроциты.The biologically active component (or components) is added to the original erythrocytes or, in the case when whole blood was used as the starting material, to washed from the original whole blood and then concentrated erythrocytes.

Если в качестве исходного материала использована цельная кровь, стадии добавления, по меньшей мере, одного биологически активного компонента к суспензии сконцентрированных отмытых из цельной крови эритроцитов предшествуют стадия отмывания эритроцитов из исходной цельной крови и стадия их последующего концентрирования. В частности, концентрирование суспензии эритроцитов, отмытых из цельной крови, позволяет избежать их сильного разбавления перед добавлением БАК и, таким образом, проводить процесс последующего гипоосмотического лизиса при более высоком гематокрите и концентрации БАК, что дополнительно повышает эффективность включения БАК и снижает потерю внутриклеточного содержимого в ходе диализа.If whole blood is used as the starting material, the step of adding at least one biologically active component to the suspension of concentrated erythrocytes washed from whole blood is preceded by the step of washing erythrocytes from the original whole blood and the step of their subsequent concentration. In particular, the concentration of a suspension of erythrocytes washed from whole blood makes it possible to avoid their strong dilution before adding the BAC and, thus, to carry out the process of subsequent hypoosmotic lysis at a higher hematocrit and concentration of the BAC, which further increases the efficiency of the inclusion of the BAC and reduces the loss of intracellular content in during dialysis.

Таким образом, дополнительным преимуществом заявленного способа является возможность работать не только с отмытой эритроцитарной массой, но и цельной кровью пациента или донора.Thus, an additional advantage of the claimed method is the ability to work not only with washed erythrocyte mass, but also with the whole blood of a patient or a donor.

Схема последовательных стадий осуществления способа представлена на фиг. 3, где используются следующие обозначения:A diagram of the successive stages of the method is shown in Fig. 3, where the following notation is used:

ПН1 - перистальтический насос, посредством которого на разных стадиях процесса во внутренний контур диализатора поступает суспензия эритроцитов или физиологический раствор; ПН2 и ПН3 перистальтические насосы, посредством которых физиологический раствор или гипоосмотический раствор из соответствующих мешков поступают во внешний контур диализатора и откачиваются из этого контура, соответственно; ПН1 и ПН2 - шприцевые насосы для подачи включаемого биологически активного компонента (или компонентов) и гиперосмотического раствора, соответственно; ЭН - полученные эритроциты-носители, содержащие БАК.PN1 - peristaltic pump, through which, at different stages of the process, a suspension of erythrocytes or saline enters the internal circuit of the dialyzer; PN2 and PN3 are peristaltic pumps, through which physiological saline or hypoosmotic solution from the respective bags enter and are pumped out of the external circuit of the dialyzer, respectively; PN1 and PN2 - syringe pumps for supplying the included biologically active component (or components) and hyperosmotic solution, respectively; EN - obtained carrier erythrocytes containing BAC.

Каждый этап способа обозначен отдельным индексом. В различных частных случаях выполнения способа в качестве исходного материала используется либо цельная кровь, либо предварительно отмытая эритромасса (указано, как этапы a1 или а2 на фиг. 3, соответственно, которые соответствуют введению в систему исходного материала). Перемещения суспензии эритроцитов по магистралям устройства на каждом этапе осуществления способа обозначены следующим образом: a1 и а2 введение исходного материала (исходной крови или исходных отмытых эритроцитов, соответственно) в систему; b - подача цельной крови из исходного мешка на отмывание; с - сбор отмытых эритроцитов в мешок для суспензии отмытых эритроцитов; d - концентрирование отмытых эритроцитов; е гипоосмотический диализ и сбор лизированных в присутствии БАК эритроцитов в мешок, находящийся в блоке для запечатывания, с последующей инкубацией суспензии лизированных ЭН в этом мешке с гиперосмотическим раствором для из запечатывания; f - подача запечатанных ЭН на отмывание; g - сбор запечатанных эритроцитов-носителей после их отмывания в мешок для суспензии ЭН; h - концентрирование полученных ЭН после их отмывания.Each step of the method is indicated by a separate index. In various particular cases of the implementation of the method, either whole blood or pre-washed erythromass is used as the starting material (indicated as steps a1 or a2 in Fig. 3, respectively, which correspond to the introduction of the starting material into the system). The movement of the suspension of erythrocytes along the lines of the device at each stage of the method is indicated as follows: a1 and a2 introduction of the starting material (initial blood or initial washed erythrocytes, respectively) into the system; b - supply of whole blood from the original bag for washing; c - collection of washed erythrocytes in a bag for suspension of washed erythrocytes; d - concentration of washed erythrocytes; e hypoosmotic dialysis and collection of erythrocytes lysed in the presence of BAC into a bag located in the sealing unit, followed by incubation of a suspension of lysed EN in this bag with a hyperosmotic sealing solution; f - submission of sealed EN for laundering; g - collection of sealed carrier erythrocytes after their washing into a bag for EN suspension; h is the concentration of the obtained EN after their washing.

Когда в качестве исходного материала используют цельную кровь, то после этапа a1 последовательно осуществляются этапы b-h; в то время как когда в качестве исходного материала используют предварительно отмытую эритромассу, то после этапа а2 осуществляются этапы e-h.When whole blood is used as the starting material, steps b-h are performed sequentially after step a1; while when pre-washed erythromass is used as starting material, steps e-h are carried out after step a2.

Для способа по изобретению предпочтительны представленные ниже температурные режимы.For the method according to the invention, the following temperature regimes are preferred.

Стадию отмывания эритроцитов осуществляют при комнатной температуре.The erythrocyte washing step is carried out at room temperature.

Стадию лизиса и концентрирования суспензии эритроцитов осуществляют при поддержании температуры от +2°С до +10°С, предпочтительно, от +4°С до +6°С.The stage of lysis and concentration of the erythrocyte suspension is carried out while maintaining the temperature from +2°C to +10°C, preferably from +4°C to +6°C.

Стадию запечатывания лизированных в присутствии биологически активного компонента или компонентов эритроцитов осуществляют при температуре от +25°С до +40°С.The stage of sealing lysed in the presence of a biologically active component or components of erythrocytes is carried out at a temperature of from +25°C to +40°C.

Такие диапазоны температур стандартны для большинства способов включения БАК в эритроциты, и продиктованы физиологическими особенностями мембраны эритроцита. Известно, что деформируемость эритроцита меняется с температурой [25]. Для создания стабильных пор в мембране на стадии диализа необходимо обеспечить минимальную текучесть мембраны эритроцита, чему способствует низкая температура. Однако, слишком низкая температура может приводить к агрегации эритроцитов [26], поэтому оптимальным считается диапазон, приведенный выше. На стадии запечатывания лизированных эритроцитов необходимо обеспечить оптимальную текучесть мембраны эритроцита для быстрого закрытия пор в мембране. Так как текучесть мембраны эритроцитов повышается с повышением температуры, для восстановления формы эритроцита логично создавать температуру близкую к физиологической. Температура выше 40°С может приводить к денатурации белков в мембране клетки и, как следствие, к гемолизу эритроцитов.Such temperature ranges are standard for most methods of BAC incorporation into erythrocytes, and are dictated by the physiological characteristics of the erythrocyte membrane. It is known that the deformability of an erythrocyte changes with temperature [25]. To create stable pores in the membrane at the dialysis stage, it is necessary to ensure a minimum fluidity of the erythrocyte membrane, which is facilitated by low temperature. However, too low a temperature can lead to erythrocyte aggregation [26], so the above range is considered optimal. At the stage of sealing lysed erythrocytes, it is necessary to ensure optimal fluidity of the erythrocyte membrane in order to quickly close the pores in the membrane. Since the fluidity of the erythrocyte membrane increases with increasing temperature, it is logical to create a temperature close to physiological to restore the shape of the erythrocyte. Temperatures above 40°C can lead to denaturation of proteins in the cell membrane and, as a consequence, to hemolysis of erythrocytes.

Предпочтительными, но не ограничивающими, являются следующие варианты реализации способа.Preferred, but not limiting, are the following embodiments of the method.

В частном варианте реализации способа на стадии лизиса эритроцитов с помощью гипоосмотического диализа поддерживают постоянное трансмембранное давление в диализаторе 170 мм рт.ст., а на стадии концентрирования поддерживают постоянное трансмембранное давление 100 мм рт.ст.In a particular embodiment of the method, at the stage of erythrocyte lysis using hypoosmotic dialysis, a constant transmembrane pressure in the dialyzer is maintained at 170 mm Hg, and at the stage of concentration, a constant transmembrane pressure of 100 mm Hg is maintained.

В частном варианте реализации способа стадию концентрирования отмытых эритроцитов проводят до достижения величины гематокрита суспензии эритроцитов 75%-80%.In a particular embodiment of the method, the stage of concentration of the washed erythrocytes is carried out until the hematocrit value of the erythrocyte suspension is 75%-80%.

Способ проводят в стерильных условиях.The method is carried out under sterile conditions.

В качестве биологически активного компонента (БАК) для включения в эритроциты может быть использован целый ряд веществ, обладающих какой-либо лекарственной или биологической активностью. В эритроциты могут быть включены самые разнообразные соединения, относящиеся к различным классам веществ, и микрочастицы, обладающие биологической активностью и способные быть удержанными внутри эритроцита. Приведенные здесь конкретные примеры молекул не являются ограничивающими способ по изобретению, а лишь демонстрируют возможности конкретных вариантов реализации. Ряд используемых БАК включает (но не ограничивается) следующие вещества и классы соединений: различные белки, в том числе ферменты (например, аспарагиназа, глутаматдегидрогиназа, аланинаминотрансфераза или их комбинации); пептиды, олигопептиды и полипептиды, аминокислоты; нуклеиновые кислоты, нуклеотиды, олигонуклеотиды, фосфаты нуклеотидов, в том числе ди- и трифосфаты; аналоги нуклеозидов, используемые как терапевтические агенты (иммуносупрессанты и ингибиторы роста опухолевых клеток), такие как 6-меркаптопурин, азатиопурин, флударабинфосфат; противовирусные агенты, такие как фосфорилированный азидотимидин, (AZT), дидезоксицитозин (ddC), природные и синтетические иммуномодуляторы (активаторы и супрессоры), например, производные мурамилдипептида (MDP); вещества с антикарциногенной активностью (метатрексат, винкристин, винбластин, доксорубицин и т.п.); гормоны (например, кортикостероиды и глюкокортикостероиды); нестероидные противовоспалительные агенты; аллостерические регуляторы гемоглобина (например, инозитолгексафосфат или пиридоксальфосфат); вещества, защищающие гемоглобин или эритроциты (например, криопротекторы); простагландины; лейкотриены (например, лейкотриен II); цитокины; антитела; α-, β- и γ-интерфероны; глутатион; токсины; и другие вещества, имеющие фармакологическую активность.As a biologically active component (BAC) for inclusion in erythrocytes, a number of substances with any medicinal or biological activity can be used. A wide variety of compounds belonging to various classes of substances and microparticles that have biological activity and can be retained inside the erythrocyte can be included in erythrocytes. The specific examples of molecules given here are not intended to limit the method of the invention, but merely demonstrate the possibilities of specific embodiments. A number of useful BAAs include (but are not limited to) the following substances and classes of compounds: various proteins, including enzymes (eg, asparaginase, glutamate dehydrogenase, alanine aminotransferase, or combinations thereof); peptides, oligopeptides and polypeptides, amino acids; nucleic acids, nucleotides, oligonucleotides, nucleotide phosphates, including di- and triphosphates; nucleoside analogues used as therapeutic agents (immunosuppressants and tumor cell growth inhibitors) such as 6-mercaptopurine, azathiopurine, fludarabine phosphate; antiviral agents such as phosphorylated azidothymidine (AZT), dideoxycytosine (ddC), natural and synthetic immunomodulators (activators and suppressors), for example muramyl dipeptide (MDP) derivatives; substances with anticarcinogenic activity (methatrexate, vincristine, vinblastine, doxorubicin, etc.); hormones (eg, corticosteroids and glucocorticosteroids); non-steroidal anti-inflammatory agents; hemoglobin allosteric regulators (eg inositol hexaphosphate or pyridoxal phosphate); substances that protect hemoglobin or red blood cells (for example, cryoprotectants); prostaglandins; leukotrienes (eg leukotriene II); cytokines; antibodies; α-, β- and γ-interferons; glutathione; toxins; and other substances having pharmacological activity.

Кроме того, в качестве биологически активного компонента в эритроциты могут быть включены различные искусственные наночастицы, с включенными биологически активными препаратами или соединениями. Это позволяет, например, использовать эритроцит-носитель как депо-форму в случае наночастиц, которые из-за состава своей поверхности обладают коротким временем циркуляции в кровотоке. Кроме того, такие наночастицы могут обладать, например, сильной флюоресценцией или магнитными свойствами, которые могут быть использованы для создания биосенсоров, концентрирования лекарственного компонента в нужном органе с использованием магнитов или для усиления контрастности при создании биологических изображений, например, при магнитно-резонансной томографии (МРТ) и т.п.In addition, various artificial nanoparticles can be included as a biologically active component in erythrocytes, with included biologically active drugs or compounds. This makes it possible, for example, to use a carrier erythrocyte as a depot form in the case of nanoparticles, which, due to the composition of their surface, have a short circulation time in the bloodstream. In addition, such nanoparticles can have, for example, strong fluorescence or magnetic properties, which can be used to create biosensors, concentrate the drug component in the desired organ using magnets, or enhance contrast when creating biological images, for example, in magnetic resonance imaging ( MRI), etc.

В качестве раствора для отмывания эритроцитов можно использовать физиологический раствор, раствор Bio-Wash или другие изоосмотические растворы для отмывания эритроцитов. Для лизиса эритроцитов и последующего их запечатывания используют гипоосмотический и гиперосмотический растворы, соответственно.The RBC solution can be saline, Bio-Wash, or other iso-osmotic RBC solutions. For lysis of erythrocytes and their subsequent sealing, hypoosmotic and hyperosmotic solutions are used, respectively.

Для реализации заявленного способа могут использоваться различные варианты установки, содержащие устройство для отмывания эритроцитов и диализный элемент, предназначенный для лизиса эритроцитов. В частности, может быть использован диализный элемент, предназначенный для концентрирования и гипоосмотического лизиса эритроцитов. Установка может включать различные насосы для перекачки растворов и суспензий, а также соответствующие емкости для растворов и суспензий эритроцитов и соединяющие их магистрали, на которых установлены клапаны, управляющие движением жидкостей по магистралям. В качестве устройства для отмывания эритроцитов может быть использовано любое известное устройство для такого отмывания, например, устройство фирмы Haemonetics АСР-215 (Haemonetics SA, Швейцария), Cell Saver® и др., или специально сконструированный встроенный в установку узел для отмывания, содержащий центрифугу, сменную центрифугируемую емкость, необходимые насосы и мешки с исходным и отработанным раствором для отмывания эритроцитов. В качестве диализного элемента могут быть использованы стандартные диализные патроны, например, стандартные педиатрические диализаторы фирмы Fresenius (FX Paed) объемом 18 мл и т.п.To implement the claimed method, various installation options can be used, containing a device for washing erythrocytes and a dialysis element designed for lysis of erythrocytes. In particular, a dialysis element designed for concentration and hypoosmotic lysis of red blood cells can be used. The installation may include various pumps for pumping solutions and suspensions, as well as appropriate containers for solutions and suspensions of erythrocytes and lines connecting them, on which valves are installed that control the movement of liquids along the lines. As a device for washing erythrocytes, any known device for such washing can be used, for example, a device from Haemonetics ACP-215 (Haemonetics SA, Switzerland), Cell Saver ® , etc., or a specially designed unit for washing built into the installation containing a centrifuge , a replaceable centrifuged container, the necessary pumps and bags with the initial and spent solution for washing erythrocytes. As a dialysis element, standard dialysis cartridges can be used, for example, standard pediatric dialyzers from Fresenius (FX Paed) with a volume of 18 ml, etc.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Заявляемый способ может быть проиллюстрирован следующими фигурами:The claimed method can be illustrated by the following figures:

На фиг. 1 представлена зависимость концентрации гемоглобина в суспензии эритроцитов, прошедших через внутренний контур диализатора в ходе стадии концентрирования суспензии эритроцитов, от уровня трансмембранного давления во внешнем и внутреннем контурах диализатора. Показаны результаты экспериментов на эритроцитах из двух различных образцов крови, в которых концентрирование 10% суспензии эритроцитов проводили в течение 8 мин при различных трансмембранных давлениях в диализаторе.In FIG. Figure 1 shows the dependence of the hemoglobin concentration in the erythrocyte suspension, which passed through the internal circuit of the dialyzer during the stage of concentration of the erythrocyte suspension, on the level of transmembrane pressure in the external and internal circuits of the dialyzer. Shown are the results of experiments on erythrocytes from two different blood samples, in which the concentration of 10% suspension of erythrocytes was carried out for 8 min at different transmembrane pressures in the dialyzer.

На фиг. 2 представлена зависимость степени инкапсуляции аспарагиназы от уровня трансмембранного давления в диализаторе на стадии гипоосмотического диализа эритроцитов в присутствии аспарагиназы.In FIG. Figure 2 shows the dependence of the degree of asparaginase encapsulation on the level of transmembrane pressure in the dialyzer at the stage of hypoosmotic dialysis of erythrocytes in the presence of asparaginase.

На фиг. 3 представлена схема последовательных стадий осуществления заявляемого способа.In FIG. 3 shows a diagram of the successive stages of the proposed method.

На фиг. 4 представлены электронные микрофотографии исходных эритроцитов, а также полученных из них с помощью предлагаемого способа эритроцитов-носителей, содержащих либо аспарагиназу, либо совместно включенные глутаматдегидрогеназу и аланинаминотрансферазу.In FIG. 4 shows electron micrographs of the original erythrocytes, as well as carrier erythrocytes obtained from them using the proposed method, containing either asparaginase or combined glutamate dehydrogenase and alanine aminotransferase.

На фиг. 5 представлены гематологические показатели (эритроцитарные индексы) исходных эритроцитов и эритроцитов-носителей, нагруженных различными БАК, полученных с помощью заявляемого способа.In FIG. 5 shows hematological parameters (erythrocyte indices) of initial erythrocytes and carrier erythrocytes loaded with various BAC, obtained using the proposed method.

На фиг. 6 представлена осмотическая резистентность исходных эритроцитов и эритроцитов-носителей, нагруженных различными БАК, полученных с помощью заявляемого способа.In FIG. 6 shows the osmotic resistance of the original erythrocytes and carrier erythrocytes loaded with various BAC, obtained using the proposed method.

На фиг. 7 представлены параметры, характеризующие фильтруемость исходных эритроцитов и эритроцитов-носителей различных БАК, полученных с помощью заявляемого способа.In FIG. 7 shows the parameters characterizing the filterability of the original erythrocytes and erythrocytes-carriers of various BAC obtained using the proposed method.

Термины и определенияTerms and Definitions

БАК биологически активный компонент;BAC biologically active component;

Комнатная температура - температура от 20°С до 25°С;Room temperature - temperature from 20°C to 25°C;

Рабочие растворы - растворы, используемые на разных стадиях осуществления способа включения биологически активных компонентов в эритроциты, к которым относятся физиологический раствор, раствор Bio-Wash или другие изоосмотические растворы для отмывания эритроцитов, гипоосмотический и гиперосмотический растворы и т.п.;Working solutions - solutions used at different stages of the implementation of the method of incorporating biologically active components into erythrocytes, which include saline solution, Bio-Wash solution or other iso-osmotic solutions for washing erythrocytes, hypoosmotic and hyperosmotic solutions, etc.;

Исходный материал - цельная кровь пациента или соответствующая по группе цельная кровь донора (исходная кровь), или предварительно отмытые эритроциты (исходные эритроциты);Source material - the whole blood of the patient or the donor's whole blood corresponding to the group (original blood), or pre-washed erythrocytes (original erythrocytes);

Эритроциты - красные клетки крови;Erythrocytes - red blood cells;

Эритроцитарная масса (эритромасса, упакованные эритроциты) - концентрированная суспензия отмытых эритроцитов с высоким гематокритом (60-80%);Erythrocyte mass (erythromass, packed erythrocytes) - concentrated suspension of washed erythrocytes with high hematocrit (60-80%);

Эритроциты-носители (ЭН) - эритроциты, содержащие включенный биологически активный компонент (или компоненты);Carrier erythrocytes (EN) - erythrocytes containing included biologically active component (or components);

Лизированные эритроциты - эритроциты, полученные в результате обратимого гипоосмотического лизиса, например, путем диализа суспензии эритроцитов против гипоосмотического буфера с помощью диализного устройства (диализатора), в мембране которых образовались временные поры;Lysed erythrocytes - erythrocytes obtained as a result of reversible hypoosmotic lysis, for example, by dialysis of a suspension of erythrocytes against a hypoosmotic buffer using a dialysis device (dialyzer), in the membrane of which temporary pores have formed;

Лизированные эритроциты-носители - эритроциты, лизированные в присутствии БАК, например, путем диализа против гипоосмотического буфера, содержащего БАК, в мембране которых образовались временные поры и часть БАК поступила внутрь эритроцитов;Lysed carrier erythrocytes - erythrocytes lysed in the presence of BAC, for example, by dialysis against a hypoosmotic buffer containing BAC, in the membrane of which temporary pores have formed and part of the BAC has entered the erythrocytes;

Эритроциты-биореакторы - частный случай эритроцитов, нагруженных БАК. Эритроциты, нагруженные ферментным препаратом, способным проводить свою реакцию внутри клеток, в которые он включен;Bioreactor erythrocytes are a special case of erythrocytes loaded with BAC. Erythrocytes loaded with an enzyme preparation capable of carrying out its reaction inside the cells in which it is included;

Запечатанные эритроциты-носители - эритроциты, загруженные БАК, с восстановленной целостностью мембраны клетки, получаемые путем восстановления осмотичности в суспензии лизированных эритроцитов-носителей при добавлении к ней гиперосмотического раствора;Sealed carrier erythrocytes - erythrocytes loaded with BAC, with restored cell membrane integrity, obtained by restoring osmoticity in a suspension of lysed carrier erythrocytes by adding a hyperosmotic solution to it;

Эффективность (степень или выход) включения БАК (Е) - процент от общего количества введенного в систему БАК, оказавшийся запечатанным внутри эритроцитов-носителей в результате проведения процедуры включения БАК в эритроциты (процент или выход инкапсуляции);Efficiency (degree or output) of the inclusion of the BAC (E) - the percentage of the total amount of the BAC introduced into the system, which turned out to be sealed inside the carrier erythrocytes as a result of the procedure for incorporating the BAC into the erythrocytes (percentage or encapsulation yield);

Относительная эффективность включения БАК (R) - процент, который составляет реально полученная в эритроцитах-носителях концентрация (или, в случае включения ферментов, активность) БАК (в расчете на 1 мл эритроцитов-носителей при гематокрите 100%) от максимально возможной в данных условиях, за которую принимают концентрацию (или активность) БАК в суспензии отмытых из цельной крови или исходных предварительно отмытых эритроцитов;Relative efficiency of BAC incorporation (R) - the percentage that is actually obtained in carrier erythrocytes concentration (or, if enzymes are included, activity) of BAC (per 1 ml of carrier erythrocytes at a hematocrit of 100%) of the maximum possible under given conditions , which is taken as the concentration (or activity) of BAC in a suspension of washed from whole blood or initial pre-washed erythrocytes;

Выход клеток (С) - процент клеток, сохранившихся после проведения процедуры включения БАК в эритроциты, от исходного числа клеток;Cell yield (C) - the percentage of cells that remained after the procedure for incorporating the BAC into erythrocytes, from the initial number of cells;

Фармакоциты - эритроциты с включенным биологически активным компонентом;Pharmacocytes - erythrocytes with included biologically active component;

Магистрали - пластиковые или силиконовые гибкие трубки, соединяющие различные узлы устройства;Trunks - plastic or silicone flexible tubes connecting various components of the device;

PBS - физиологический раствор, содержащий 10 мМ фосфатного буфера, имеющий рН 7.4.PBS - saline solution containing 10 mm phosphate buffer, having a pH of 7.4.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION

Представленные ниже сведения приведены для лучшего понимания принципа заявленного изобретения. Эти сведения не являются ограничивающими, а лишь иллюстрируют общие принципы осуществления способа.The following information is provided for a better understanding of the principle of the claimed invention. This information is not limiting, but only illustrates the general principles of the method.

Для получения эритроцитов-носителей биологически активного компонента (компонентов) в качестве исходного материала может быть использована как цельная кровь пациента или донора с аналогичной группой крови, так и предварительно отмытые упакованные эритроциты (эритроцитарная масса, эритромасса).To obtain erythrocytes-carriers of a biologically active component (components), both the whole blood of a patient or a donor with a similar blood group, and pre-washed packaged erythrocytes (erythrocyte mass, erythromass) can be used as a starting material.

Ниже приведены примеры включения биологически активных компонентов в эритроциты заявляемым способом гипоосмотического проточного диализа.Below are examples of the inclusion of biologically active components in erythrocytes by the claimed method of hypoosmotic flow dialysis.

Пример 1Example 1

Включение в эритроциты L-аспарагиназыInclusion in erythrocytes of L-asparaginase

Аспарагиназа (L-аспарагин-амидогидролаза, АСП) - фермент класса гидролаз, катализирующий гидролиз L-аспарагина с образованием L-аспарагиновой кислоты и иона аммония согласно реакции (3):Asparaginase (L-asparagine-amidohydrolase, ASP) is an enzyme of the hydrolase class that catalyzes the hydrolysis of L-asparagine with the formation of L-aspartic acid and ammonium ion according to reaction (3):

Figure 00000003
Figure 00000003

Аспарагиназа является неотъемлемой частью комплексного курса терапии при ряде онкологических заболеваний, например, ОЛЛ у взрослых и детей. Так как прямое внутривенное введение свободного фермента имеет серьезные недостатки (главные из которых, сильные аллергические реакции, короткое время жизни фермента в кровотоке, снижение эффективности лекарства при повторных введениях из-за образования в плазме антител к данному ферменту, влияние высоких пиковых концентраций фермента в момент введения на систему свертывания крови, поджелудочную железу, печень и ряд других систем организма, и т.п.), в качестве лекарственной формы аспарагиназы, имеющей улучшенные фармакологические свойства, используют аспарагиназу, включенную в эритроциты [7].Asparaginase is an integral part of a complex course of therapy for a number of oncological diseases, for example, ALL in adults and children. Since direct intravenous administration of a free enzyme has serious disadvantages (the main of which are severe allergic reactions, a short lifetime of the enzyme in the bloodstream, a decrease in the effectiveness of the drug with repeated injections due to the formation of antibodies to this enzyme in the plasma, the effect of high peak concentrations of the enzyme at the time administration to the blood coagulation system, pancreas, liver and a number of other body systems, etc.), asparaginase included in erythrocytes is used as a dosage form of asparaginase, which has improved pharmacological properties [7].

Для включения аспарагиназы в эритроциты предлагаемым способом в данном примере в качестве исходного материала была использована цельная кровь доноров, которую забирали с помощью пункции локтевой вены в стандартный раствор дигидрата трехосновного цитрата натрия (3.2%, 0.109 М), при соотношении цитрат : кровь составляющем 1:9, а также лиофилизованная L-аспарагиназа из Е. coli Веро-аспарагиназа (ВероФарм ООО, Россия) по 10000 МЕ/флакон, в состав субстанции которой входят дополнительно маннитол 50 мг и глицин 50 мг (на 10000 ME). Для проведения проточного диализа были использованы стандартные педиатрические диализаторы фирмы Fresenius (FX Paed) объемом 18 мл. Раствор аспарагиназы готовили путем разведения лиофилизата ферментного препарата буфером (0.015 М Трис-HCl, 0.015% бычьего сывороточного альбумина (BSA), рН 7.3) до конечной активности 4000 МЕ/мл.To incorporate asparaginase into erythrocytes by the proposed method, in this example, whole blood of donors was used as the starting material, which was taken by puncture of the cubital vein into a standard solution of tribasic sodium citrate dihydrate (3.2%, 0.109 M), at a ratio of citrate : blood of 1: 9, as well as lyophilized L-asparaginase from E. coli Vero-asparaginase (VeroPharm OOO, Russia) at 10,000 IU/vial, the substance of which additionally includes mannitol 50 mg and glycine 50 mg (per 10,000 IU). For flow dialysis, standard pediatric dialyzers from Fresenius (FX Paed) with a volume of 18 ml were used. An asparaginase solution was prepared by diluting the lyophilisate of the enzyme preparation with buffer (0.015 M Tris-HCl, 0.015% bovine serum albumin (BSA), pH 7.3) to a final activity of 4000 IU/mL.

В проведенных экспериментах (n=11) объем исходной крови составлял 100 мл, а объем добавляемого раствора аспарагиназы - 0.4 мл (с активностью 4000 МЕ/мл).In the experiments performed (n=11), the volume of the initial blood was 100 ml, and the volume of the added asparaginase solution was 0.4 ml (with an activity of 4000 IU/ml).

В каждом эксперименте 100 мл исходной цельной крови донора (с гематоКритом от 39.4% до 45.2%) было помещено в находящийся при комнатной температуре мешок, который стерильно соединяли (припаивали) с устройством для отмывания эритроцитов. В качестве устройства для отмывания эритроцитов было использовано устройство АСР-215 (Haemonetics, SA, Швейцария) с объемом центрифужного колокола 275 мл.In each experiment, 100 ml of the donor's original whole blood (with a hematocrit of 39.4% to 45.2%) was placed in a bag at room temperature, which was sterilely connected (soldered) to the RBC washer. As a device for washing erythrocytes, an ACP-215 device (Haemonetics, SA, Switzerland) with a centrifuge bell volume of 275 ml was used.

Для удаления из системы магистралей воздуха сначала была проведена промывка диализатора. Промывка проводилась в течение 2 мин, путем прокачивания посредством работы насосов через внутренний и внешний контур диализатора со скоростью 100 мл/мин по 200 мл физиологического раствора из мешков для физиологического раствора в мешки для сбора отработанных растворов. Для проведения отмывания эритроцитов объем суспензии эритроцитов в мешке с исходным материалом должен быть равен объему центрифужного колокола устройства, используемого для отмывания эритроцитов (примерно 275 мл). Чтобы увеличить объем материала в мешке с исходной кровью до этого объема, после окончания промывки диализатора, когда клапаны и насосы на внешнем контуре диализатора прекращали работу, открывался клапан, через который физиологический раствор из мешков для физиологического раствора посредством насоса на внутреннем контуре диализатора прокачивался в мешок с исходной кровью со скоростью 100 мл/мин в течение 2 мин.To remove air from the system of highways, the dialyzer was first flushed. Flushing was carried out for 2 min by pumping through the operation of the pumps through the internal and external circuit of the dialyzer at a rate of 100 ml/min, 200 ml of saline from the bags for saline into the bags for collecting waste solutions. To perform RBC washing, the volume of RBC suspension in the starting material bag should be equal to the volume of the centrifuge bell of the device used to wash RBCs (approximately 275 ml). To increase the volume of material in the original blood bag to this volume, after the end of the dialyzer flush, when the valves and pumps on the external dialyzer circuit stopped working, the valve was opened, through which the saline solution from the saline bags was pumped into the bag by the pump on the internal dialyzer circuit. with original blood at a rate of 100 ml / min for 2 minutes.

Далее для осуществления стадии отмывания эритроцитов из исходной цельной крови, кровь из мешка с исходным материалом посредством работы внутреннего насоса устройства для отмывания эритроцитов поступала в центрифужный колокол, куда посредством работы другого внутреннего насоса этого устройства поступал также раствор для отмывания эритроцитов из мешков для растворов, используемых для отмывания эритроцитов. В качестве раствора для отмывания был использован стандартный раствор Bio-Wash, который представляет собой физиологический раствор с добавкой глюкозы (0.2%). Отработанный раствор для отмывания поступал в мешок для отходов, а отмытые из крови эритроциты поступали в мешок для суспензии отмытых эритроцитов, находящийся при температуре +4°С. Стадия отмывания эритроцитов продолжалась до тех пор, пока датчик наличия жидкости в магистрали не зафиксировал окончание перемещения суспензии из отмывающего устройства в мешок для отмытых эритроцитов.Further, to carry out the stage of washing erythrocytes from the original whole blood, the blood from the bag with the starting material, through the operation of the internal pump of the device for washing erythrocytes, entered the centrifuge bell, where, through the operation of another internal pump of this device, the solution for washing erythrocytes from the bags for solutions used for washing erythrocytes. The standard Bio-Wash solution was used as a washing solution, which is a saline solution with the addition of glucose (0.2%). The spent solution for washing entered the waste bag, and the erythrocytes washed from the blood entered the bag for the suspension of washed erythrocytes, which was at a temperature of +4°C. The stage of washing erythrocytes continued until the sensor for the presence of liquid in the line recorded the end of the transfer of the suspension from the washing device to the bag for washed erythrocytes.

Так как объем полученной суспензии отмытых эритроцитов равен объему центрифужного колокола устройства для отмывания эритроцитов, т.е. полученная суспензия отмытых эритроцитов была достаточно сильно разбавлена, перед началом стадии диализа проводилась стадия концентрирования отмытых эритроцитов. Для этого суспензия эритроцитов из мешка для отмытых эритроцитов, находящегося на шейкере и постоянно перемешиваемая, посредством работы насоса, через открытый клапан перемещалась по внутреннему контуру диализатора со скоростью 20 мл/мин и собиралась вновь в том же мешке. Одновременно, посредством работы двух насосов, по внешнему контуру диализатора, прокачивали физиологический раствор из мешка для физиологического раствора в мешок для сбора отработанных растворов. Насос, подающий физиологический раствор во внешний контур диализатора, работал с постоянной скоростью 20 мл/мин, а скорость второго насоса, выкачивающего раствор из внешнего контура диализатора, была исходно выше, но менялась таким образом, чтобы в диализаторе поддерживалось постоянное трансмембранное давление 100 мм рт.ст., которое определялось по разности давлений, зафиксированных датчиками давления на внутреннем и внешнем контуре диализатора. При приближении величины гематокрита, фиксируемой датчиком гематокрита, к величине порядка 70% 75%, снижение скорости насоса на внешнем контуре диализатора уже не могло поддерживать постоянное трансмембранное давление в диализаторе на уровне 100 мм рт.ст. При этом давление на входе во внутренний контур диализатора начинало расти. Когда разность давлений на входе во внутренний контур диализатора и выходе из него (где давление равно атмосферному) становилась выше 120 мм рт.ст., насос на внутреннем контуре диализатора начинал снижать скорость, чтобы сохранить уровень трансмембранного давления 100 мм рт.ст. Суспензию отмытых эритроцитов прокачивали через диализатор до тех пор, пока скорости работы насосов на внешнем контуре диализатора не становились равными. При этом датчик измерения гематокрита фиксировал на выходе из внутреннего контура диализатора величину гематокрита суспензии эритроцитов равную 75%-80%. После выравнивания скоростей работы насосов на внешнем контуре диализатора стадия концентрирования завершалась, насосы на внешнем контуре диализатора прекращали работу, а через внутренний контур диализатора посредством работы насоса на внутреннем контуре диализатора, в мешок с суспензией эритроцитов из мешков для физиологического раствора поступало еще 35 мл физиологического раствора, чтобы собрать в нем оставшиеся в диализаторе эритроциты. Скорость работы насоса на внутреннем контуре диализатора при этом автоматически поддерживалась максимально возможной, при которой давление на входе во внутренний контур диализатора не превышало атмосферное более, чем на 120 мм рт.ст.Since the volume of the obtained suspension of washed erythrocytes is equal to the volume of the centrifuge bell of the device for washing erythrocytes, i.e. the resulting suspension of washed erythrocytes was sufficiently strongly diluted; before the start of the dialysis stage, the stage of concentration of the washed erythrocytes was carried out. To do this, a suspension of erythrocytes from a bag for washed erythrocytes, located on a shaker and constantly stirred, by means of a pump, moved through the open valve along the internal contour of the dialyzer at a rate of 20 ml/min and was collected again in the same bag. Simultaneously, through the operation of two pumps, along the outer contour of the dialyzer, saline was pumped from the bag for saline into the bag for collecting waste solutions. The pump supplying saline to the external circuit of the dialyzer operated at a constant rate of 20 ml/min, while the speed of the second pump pumping the solution out of the external circuit of the dialyzer was initially higher, but changed so that a constant transmembrane pressure of 100 mmHg was maintained in the dialyzer. .st., which was determined by the difference in pressure recorded by pressure sensors on the inner and outer circuits of the dialyzer. As the hematocrit value recorded by the hematocrit sensor approached a value of the order of 70% 75%, a decrease in the speed of the pump on the external circuit of the dialyzer could no longer maintain a constant transmembrane pressure in the dialyzer at the level of 100 mmHg. At the same time, the pressure at the inlet to the internal circuit of the dialyzer began to increase. When the pressure difference between the inlet and outlet of the internal dialyzer circuit (where the pressure is equal to atmospheric pressure) became greater than 120 mmHg, the pump on the internal dialyzer circuit began to decrease in speed to maintain the transmembrane pressure level of 100 mmHg. The suspension of washed erythrocytes was pumped through the dialyzer until the speeds of the pumps on the external circuit of the dialyzer became equal. At the same time, the hematocrit measurement sensor recorded the hematocrit value of the erythrocyte suspension at the outlet of the internal circuit of the dialyzer equal to 75% -80%. After equalizing the speeds of the pumps on the external circuit of the dialyzer, the concentration stage was completed, the pumps on the external circuit of the dialyzer stopped working, and through the internal circuit of the dialyzer, through the operation of the pump on the internal circuit of the dialyzer, another 35 ml of saline solution entered the bag with a suspension of erythrocytes from the bags for physiological solution. to collect the remaining red blood cells in the dialyzer. The speed of the pump on the internal circuit of the dialyzer was automatically maintained as high as possible, at which the pressure at the inlet to the internal circuit of the dialyzer did not exceed atmospheric pressure by more than 120 mm Hg.

Одновременно посредством шприцевого насоса в магистраль, ведущую в мешок с суспензией отмытых эритроцитов, поступал раствор аспарагиназы (0.4 мл, 4000 МЕ/мл). Затем клапаны перекрывались.At the same time, an asparaginase solution (0.4 ml, 4000 IU/ml) was supplied to the line leading to the bag with the suspension of washed erythrocytes by means of a syringe pump. The valves were then closed.

Далее осуществлялась стадия лизиса, при этом сначала через внешний контур диализатора посредством работы насосов на внешнем контуре диализатора в течение 1 мин прогоняли гипоосмотический раствор (5 мМ KH2PO4/K2HPO4, 2 мМ MgCl2, 5 мМ глюкозы, 37 мМ NaCl, 60 мОсм/кг, рН 7.4) со скоростью 30 мл/мин из мешка для гипоосмотического раствора в мешок для сбора отработанных растворов. Затем из мешка с отмытыми эритроцитами (постоянно мягко перемешиваемого шейкером) суспензия эритроцитов с аспарагиназой посредством работы насоса прокачивалась через внутренний контур диализатора и собиралась в мешке для сбора и последующего запечатывания лизированных эритроцитов-носителей, содержащих БАК (примерно за 10-20 мин). Одновременно, во внешнем контуре диализатора в противоток суспензии эритроцитов с аспарагиназой, поступающей из мешка с эритроцитами, посредством работы насосов на внешнем контуре диализатора прокачивали гипоосмотический раствор из мешка для гипоосмотического раствора в мешок для сбора отработанных растворов. Величина скорости работы насосов на внешнем контуре диализатора была одинаковой и составляла 30 мл/мин. Во время диализа поддерживалось постоянное трансмембранное давление 170 мм рт.ст. Это достигалось в автоматическом режиме регулировкой скорости насоса на внутреннем контуре диализатора, которая сначала была установлена как 6.4 мл/мин, но потом насос на внутреннем контуре диализатора изменял скорость, с учетом показаний датчиков давления, чтобы поддерживать трансмембранное давление в диализаторе на выбранном уровне 170 мм рт.ст. при максимальной возможной скорости работы насоса на внутреннем контуре диализатора, при которой давление на входе во внутренний контур диализатора не превышало атмосферное более, чем на 120 мм рт.ст.Next, the lysis stage was carried out, while first, a hypoosmotic solution (5 mM KH 2 PO 4 /K 2 HPO 4 , 2 mM MgCl 2 , 5 mM glucose, 37 mM NaCl, 60 mOsm/kg, pH 7.4) at a rate of 30 ml/min from the bag for the hypoosmotic solution to the bag for collecting waste solutions. Then, from the bag with washed erythrocytes (constantly gently agitated with a shaker), the suspension of erythrocytes with asparaginase was pumped through the internal circuit of the dialyzer by means of a pump and collected in a bag for the collection and subsequent sealing of lysed carrier erythrocytes containing BAC (approximately 10–20 min). Simultaneously, in the external circuit of the dialyzer, the hypoosmotic solution was pumped from the bag for the hypoosmotic solution into the bag for collecting waste solutions by means of the operation of pumps on the external circuit of the dialyzer in the countercurrent of the suspension of erythrocytes with asparaginase coming from the bag with erythrocytes. The speed of the pumps on the external circuit of the dialyzer was the same and amounted to 30 ml/min. During dialysis, a constant transmembrane pressure of 170 mmHg was maintained. This was achieved automatically by adjusting the speed of the pump on the internal dialyzer circuit, which was initially set at 6.4 ml/min, but then the pump on the internal circuit of the dialyzer changed the speed, taking into account the readings of the pressure sensors, in order to maintain the transmembrane pressure in the dialyzer at the selected level of 170 mm Hg at the maximum possible speed of the pump on the internal circuit of the dialyzer, at which the pressure at the inlet to the internal circuit of the dialyzer did not exceed atmospheric pressure by more than 120 mm Hg.

Предпочтительно чтобы скорость подачи гипоосмотического раствора во внешний контур диализатора была близкой или равной скорости откачки этого раствора из данного контура, что не позволяет избыточной жидкости входить во внутренний контур диализатора и разбавлять находящуюся там суспензию эритроцитов. Как следствие достигается дополнительное увеличение эффективности включения БАК и снижение потери внутриклеточного содержимого за счет снижения разбавления суспензии эритроцитов в ходе диализа. Близость скоростей подразумевает расхождение в пределах 1 отн. %, предпочтительно в пределах 0.5 отн. %.It is preferable that the rate of supply of the hypoosmotic solution to the outer circuit of the dialyzer be close to or equal to the rate of pumping this solution out of this circuit, which does not allow excess fluid to enter the inner circuit of the dialyzer and dilute the erythrocyte suspension located there. As a result, an additional increase in the efficiency of BAC inclusion and a decrease in the loss of intracellular content are achieved by reducing the dilution of the erythrocyte suspension during dialysis. The proximity of the velocities implies a discrepancy within 1 rel. %, preferably within 0.5 Rel. %.

После полного прохождения суспензии эритроцитов через диализатор, остатки эритроцитов из диализатора были собраны в мешок для сбора и последующего запечатывания лизированных эритроцитов-носителей путем прокачивания через внутренний контур диализатора с помощью насоса еще 30 мл физиологического раствора. Насос на внутреннем контуре диализатора при этом работал со скоростью 30 мл/мин примерно 1 мин. Посредством шприцевого насоса в магистраль, ведущую в мешок для сбора и последующего запечатывания лизированных эритроцитов-носителей, было введено 9 мл гиперосмотического раствора (1 М NaCl, 50 мМ KH2PO4/K2HPO4, 5 мМ АТФ, 50 мМ глюкозы, 50 мМ натриевой соли пирувата, рН 7.4, 2240 мОсм/кг). Расчет необходимого объема гиперосмотического раствора был сделан заранее в соответствии с формулой (4):After complete passage of the erythrocyte suspension through the dialyzer, the remaining erythrocytes from the dialyzer were collected into a bag for collection and subsequent sealing of the lysed carrier erythrocytes by pumping another 30 ml of saline through the internal circuit of the dialyzer using a pump. The pump on the internal circuit of the dialyzer was running at a rate of 30 ml/min for about 1 minute. Using a syringe pump, 9 ml of a hyperosmotic solution (1 M NaCl, 50 mM KH 2 PO 4 /K 2 HPO 4 , 5 mM ATP, 50 mM glucose, 50 mM sodium pyruvate, pH 7.4, 2240 mOsm/kg). The calculation of the required volume of the hyperosmotic solution was made in advance in accordance with formula (4):

Figure 00000004
Figure 00000004

где Vгипер - объем гиперосмотического раствора, который необходимо добавить, Vcycn - объем диализированной суспензии эритроцитов, Осмдиализ cycn - исходная осмоляльность диализированной суспензии, Осмцелев - конечная осмоляльность суспензии, которой требуется достичь (равная примерно 300 мОсм/кг) и Осмгипер. - осмоляльность гиперосмотического раствора (2240 мОсм/кг).where V hyper is the volume of hyperosmotic solution to be added, V cycn is the volume of the dialyzed erythrocyte suspension, Osm dialysis cycn is the initial osmolality of the dialyzed suspension, Osm target is the final osmolality of the suspension to be achieved (equal to approximately 300 mOsm/kg) and Osm hyper . - osmolality of the hyperosmotic solution (2240 mOsm/kg).

Чтобы рассчитать объем необходимой добавки гиперосмотического раствора, в проведенных экспериментах, где объем исходной цельной крови составлял 100 мл, предварительно были измерены получаемые в аналогичных условиях объемы суспензии эритроцитов после диализа (Vcycn) и осмоляльность этой суспензии (Осмдиализ cycn) при осмоляльности гипоосмотического раствора 60 мОсм/кг, которые составляли в среднем 92.8±14.5 мл, и 112.11±5.64 мОсм/кг, соответственно (n=9). На основании этих измерений было рассчитано, что для восстановления нормальной осмоляльности в суспензии лизированных в присутствии аспарагиназы клеток необходимо использовать добавку гиперосмотического раствора (с осмоляльностью 2240 мОсм/кг) равную 9 мл на каждые 100 мл объема исходной крови.In order to calculate the volume of the necessary addition of the hyperosmotic solution, in the experiments performed, where the volume of the initial whole blood was 100 ml, the volumes of the erythrocyte suspension obtained under similar conditions after dialysis (V cycn ) and the osmolality of this suspension (Osm dialysis cycn ) were measured at the osmolality of the hypoosmotic solution 60 mOsm/kg, which averaged 92.8±14.5 ml and 112.11±5.64 mOsm/kg, respectively (n=9). Based on these measurements, it was calculated that in order to restore normal osmolality in the suspension of cells lysed in the presence of asparaginase, it is necessary to use the addition of a hyperosmotic solution (with an osmolality of 2240 mOsm/kg) equal to 9 ml for every 100 ml of the initial blood volume.

Только после того, как вся суспензия лизированных эритроцитов-носителей была собрана в мешке для сбора и последующего запечатывания лизированных эритроцитов-носителей, был включен термостат, который обеспечил температуру равную 37°С, и мешок с суспензией лизированных в присутствии аспарагиназы эритроцитов был проинкубирован при 37°С и постоянном перемешивании с помощью шейкера в течение 30 мин, чтобы обеспечить запечатывание полученных эритроцитов-носителей.Only after the entire suspension of lysed carrier erythrocytes was collected in a bag for collecting and subsequent sealing of lysed carrier erythrocytes, the thermostat was turned on, which provided a temperature of 37 ° C, and the bag with a suspension of erythrocytes lysed in the presence of asparaginase was incubated at 37 °C and constant shaking with a shaker for 30 minutes to ensure sealing of the obtained carrier erythrocytes.

Далее полученные запечатанные эритроциты-носители, содержащие аспарагиназу, были отмыты с помощью устройства для отмывания эритроцитов раствором Bio-Wash и собраны в чистый мешок для полученных запечатанных и отмытых эритроцитов-носителей. Для этого сначала они посредством работы внутреннего насоса АСР-215 поступали в центрифужный колокол устройства для отмывания эритроцитов (АСР-215). Одновременно посредством работы насоса на внутреннем контуре диализатора из мешков для физиологического раствора через внутренний контур диализатора в мешок для сбора и последующего запечатывания лизированных эритроцитов-носителей поступили дополнительные 200 мл физиологического раствора (скорость работы насоса на внутреннем контуре диализатора составляла 100 мл/мин). Запечатанные эритроциты-носители были отмыты, и собраны в чистый мешок для полученных запечатанных и отмытых эритроцитов-носителей. Полученная сильно разбавленная суспензия отмытых запечатанных эритроцитов-носителей была затем сконцентрирована с помощью повторения стадии, описанной выше для концентрирования эритроцитов, отмытых из исходной крови, за исключением того, что сконцентрированные эритроциты-носители были собраны в мешок для полученных запечатанных и отмытых эритроцитов-носителей. Насос прокачивал суспензию через внутренний контур диализатора со скоростью 20 мл/мин, а насосы на внешнем контуре диализатора прокачивали физиологический раствор из мешка для физиологического раствора в мешок для сбора отработанных растворов (скорость работы одного насоса на внешнем контуре диализатора была постоянна и составляла 20 мл/мин, а скорость другого насоса на внешнем контуре диализатора была переменная и устанавливалась на уровне, который обеспечивал постоянное трансмембранное давление 100 мм рт.ст.).Next, the resulting sealed carrier RBCs containing asparaginase were washed with a Bio-Wash RBC washer and collected in a clean bag for the resulting sealed and washed carrier RBCs. To do this, they first, through the operation of the internal pump ACP-215, entered the centrifuge bell of the device for washing erythrocytes (ACP-215). Simultaneously, an additional 200 ml of saline solution was delivered from the saline bags through the internal dialyzer circuit to the bag for collection and subsequent sealing of lysed carrier erythrocytes by the operation of the pump on the internal circuit of the dialyzer (the speed of the pump on the internal circuit of the dialyzer was 100 ml/min). The sealed carrier RBCs were washed and collected in a clean bag for receiving sealed and washed carrier RBCs. The resulting highly diluted suspension of washed, sealed carrier RBCs was then concentrated by repeating the step described above for the concentration of RBCs washed from the original blood, except that the concentrated carrier RBCs were collected in a bag for the resulting sealed and washed carrier RBCs. The pump pumped the suspension through the inner circuit of the dialyzer at a rate of 20 ml/min, and the pumps on the outer circuit of the dialyzer pumped saline from the saline bag into the waste collection bag (the speed of one pump on the outer circuit of the dialyzer was constant at 20 ml/min). min, and the speed of the other pump on the external circuit of the dialyzer was variable and set at a level that provided a constant transmembrane pressure of 100 mmHg).

Во всех проведенных экспериментах были рассчитаны выходы инкапсуляции фермента (Е) и выход клеток после проведения процедуры включения ферментов (С), согласно формулам (5) и (6), соответственно:In all experiments, the enzyme encapsulation yields (E) and cell yields after the enzyme inclusion procedure (C) were calculated according to formulas (5) and (6), respectively:

Figure 00000005
Figure 00000005

где Аисх.cycn.ЭР и Acycn.ЭН - активности фермента в исходной суспензии отмытых эритроцитов и в конечной суспензии эритроцитов-носителей с включенным ферментом, соответственно, Vисх.cycn.ЭР и Vcycn.ЭН - объемы, a Htисх.cycn.ЭР и Htcycn.ЭН - гематокриты этих суспензий соответственно.where A ref.cycn.ER and A cycn.EN are the activities of the enzyme in the initial suspension of washed erythrocytes and in the final suspension of carrier erythrocytes with the included enzyme, respectively, V ref.cycn.ER and V cycn.EN are volumes, and Ht ref .cycn.ER and Ht cycn.EN are the hematocrits of these suspensions, respectively.

Кроме того, еще один показатель эффективности включения - относительная эффективность включения (R), был оценен как процент, который полученная в эритроцитах удельная активность фермента составляет от максимально возможной удельной активности фермента, которая может быть получена в данных условиях (формула (7)). Под удельной активностью понимается величина активности фермента в расчете на мл клеток-носителей (при гематокрите 100%). При этом за максимально возможную включенную удельную активность принимали активность включаемого вещества в суспензии исходных эритроцитов сразу после внесения аспарагиназы в суспензию отмытых из исходной крови эритроцитов (до начала процедуры включения), т.к. именно такая активность должна установиться в клетках и окружающей среде, если вещество полностью уравновешивается между этими фазами.In addition, another indicator of incorporation efficiency, the relative incorporation efficiency (R), was estimated as the percentage that the specific activity of the enzyme obtained in erythrocytes is from the maximum possible specific activity of the enzyme that can be obtained under given conditions (formula (7)). Specific activity refers to the amount of enzyme activity per ml of carrier cells (at 100% hematocrit). At the same time, the activity of the included substance in the suspension of initial erythrocytes was taken as the maximum possible included specific activity immediately after asparaginase was introduced into the suspension of erythrocytes washed from the original blood (before the start of the inclusion procedure), because it is this activity that must be established in the cells and the environment if the substance is completely balanced between these phases.

Figure 00000006
Figure 00000006

Активность аспарагиназы измеряли индооксиновым методом, используя в качестве субстрата аспарагиназы аспартат-β-гидроксамат (AHA) и определяя образовавшийся при этом гидроксиламин спектрофотометрически на длине волны 705 нм после его превращения в индооксин в присутствии 8-гидроксихинолина [27]. Для измерения активности аспарагиназы, включенной в эритроциты, клетки сначала лизировали, разбавляя водой в 200 раз, а затем определяли активность фермента в лизатах (для удобного измерения, активность аспарагиназы в растворе должна составлять примерно 100 МЕ/л). Полученные результаты представлены в Таблице 1.Asparaginase activity was measured by the indooxin method using aspartate-β-hydroxamate (AHA) as the asparaginase substrate and the resulting hydroxylamine was determined spectrophotometrically at a wavelength of 705 nm after its conversion to indooxin in the presence of 8-hydroxyquinoline [27]. To measure the activity of asparaginase incorporated into erythrocytes, the cells were first lysed by diluting 200 times with water, and then the activity of the enzyme in the lysates was determined (for convenient measurement, the activity of asparaginase in solution should be approximately 100 IU/l). The results obtained are presented in Table 1.

Пример 2Example 2

Совместное включение в эритроциты глутаматдегидрогеназы и аланинаминотрансферазыJoint incorporation of glutamate dehydrogenase and alanine aminotransferase into erythrocytes

Состояние гипераммониемии (повышение концентрации аммония в крови) является опасным осложнением многих патологических состояний, связанных с дефицитами ферментов цикла мочевины, хроническими и острыми патологиями печени (рак, цирроз и т.д.), а также некоторыми инфекциями желудочно-кишечного тракта.The state of hyperammonemia (increased ammonium concentration in the blood) is a dangerous complication of many pathological conditions associated with urea cycle enzyme deficiencies, chronic and acute liver pathologies (cancer, cirrhosis, etc.), as well as some infections of the gastrointestinal tract.

Избыточный аммоний обладает сильным нейротоксическим действием, что может вызывать ряд когнитивных расстройств и даже летальный исход [28]. Поскольку избыточный аммоний очень токсичен, его необходимо быстро убирать из кровотока, однако существующие медикаментозные средства недостаточно эффективны. Чтобы вернуть концентрацию аммония к нормальному уровню (≤60 μM), требуется от 2 до 7 дней. Ранее было установлено [29], что совместное включение в эритроциты двух ферментов - глутаматдегидрогеназы (ГДГ) и аланинаминотрансферазы (ААТ), позволяет создать эритроциты-биореакторы, достаточно эффективно убирающие из кровотока избыточный аммоний, согласно реакциям (8) и (9):Excess ammonium has a strong neurotoxic effect, which can cause a number of cognitive disorders and even death [28]. Since excess ammonium is highly toxic, it must be quickly removed from the bloodstream, but existing medications are not effective enough. It takes 2 to 7 days to return the ammonium concentration to normal levels (≤60 μM). It was previously established [29] that the joint inclusion of two enzymes, glutamate dehydrogenase (GDH) and alanine aminotransferase (AAT), into erythrocytes makes it possible to create bioreactor erythrocytes that effectively remove excess ammonium from the bloodstream, according to reactions (8) and (9):

Figure 00000007
Figure 00000007

где АКГ - α-кетоглутарат, ГЛУ - глутамат, ПИР - пируват, АЛА - аланин,

Figure 00000008
- ион аммония, а НАДФ и НАДФН - окисленная и восстановленная формы никотинамидадениндинуклеотидфосфата, соответственно.where AKG - α-ketoglutarate, GLU - glutamate, PIR - pyruvate, ALA - alanine,
Figure 00000008
- ammonium ion, and NADP and NADPH - oxidized and reduced forms of nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, respectively.

Для получения эритроцитов-носителей, нагруженных совместно ГДГ и ААТ, в качестве исходного материала были использованы предварительно отмытые упакованные эритроциты, полученные стандартным образом на станции переливания крови, а также растворы с различными активностями бактериальной ГДГ из Proteus, sp. (Toyobo Co. Ltd., Osaka, Japan) и ААТ из сердца свиньи (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA). Исходный водный раствор ГДГ имел активность 1945 МЕ/мл (при рН 7.4). Объем его добавки составлял от 0.065 до 0.784 мл. Исходная ААТ была лиофильно высушена и имела активность примерно 75 МЕ/мг белка. Для добавления в систему этот фермент был предварительно разбавлен буфером (0.1 М Трис-HCl, рН 7.4) для получения раствора с активностью 250 МЕ/мл. Объем добавки этого фермента в суспензию эритроцитов в разных экспериментах составлял от 0.319 до 14.84 мл. Таким образом, суммарный объем добавки смеси ферментов варьировал в разных экспериментах, в результате чего варьировал и суммарный объем суспензии эритроцитов с добавками ферментов.To obtain carrier erythrocytes loaded jointly with GDH and AAT, pre-washed packaged erythrocytes obtained in a standard way at a blood transfusion station, as well as solutions with different activities of bacterial GDH from Proteus, sp. (Toyobo Co. Ltd., Osaka, Japan) and porcine heart AAT (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA). The initial aqueous solution of GDH had an activity of 1945 IU/mL (at pH 7.4). The volume of his addition was from 0.065 to 0.784 ml. The original AAT was freeze-dried and had an activity of approximately 75 IU/mg of protein. To be added to the system, this enzyme was preliminarily diluted with buffer (0.1 M Tris-HCl, pH 7.4) to obtain a solution with an activity of 250 IU/mL. The volume of addition of this enzyme to the erythrocyte suspension in different experiments ranged from 0.319 to 14.84 ml. Thus, the total volume of the addition of the enzyme mixture varied in different experiments, as a result of which the total volume of the suspension of erythrocytes with the addition of enzymes also varied.

Во всех экспериментах (n=17) для включения ферментов в эритроциты использовали способ проточного гипоосмотического диализа, описанный в Примере 1 для аспарагиназы, за исключением первых стадий способа, т.к. в качестве исходного материала в данном примере использовали предварительно отмытую эритроцитарную массу, описанную выше.In all experiments (n=17), the flow-through hypoosmotic dialysis method described in Example 1 for asparaginase was used to incorporate enzymes into erythrocytes, with the exception of the first steps of the method, because the pre-washed erythrocyte mass described above was used as starting material in this example.

В мешок помещали от 52.5 до 60 мл суспензии эритроцитов в физиологическом растворе с гематокритом 80%, предварительно отмытых путем стандартного центрифугирования. Мешок затем был стерильно присоединен (припаян) к магистралям, ведущим к трем каналам одноразовой системы магистралей устройства в блоке запечатывания, ведущим к датчику для определения гематокрита, датчику наличия жидкости в магистрали и клапану, открывающему доступ в мешок из внутреннего контура диализатора.From 52.5 to 60 ml of a suspension of erythrocytes in physiological saline with a hematocrit of 80%, previously washed by standard centrifugation, was placed in a bag. The bag was then sterilely attached (soldered) to the lines leading to the three channels of the disposable line system of the device in the sealing unit, leading to the hematocrit sensor, the fluid presence sensor in the line, and the valve that allows access to the bag from the internal circuit of the dialyzer.

В течение 2 мин была проведена промывка диализатора, для этого посредством работы насосов через внутренний и внешний контуры диализатора пропустили по 200 мл физиологического раствора со скоростью 100 мл/мин. В конце промывки посредством шприцевого насоса в магистраль, ведущую в мешок с эритромассой была введена смесь растворов включаемых ферментов (в разных экспериментах от 0.384 мл до 15.624 мл), а после этого, посредством работы насоса, в течение 15 сек со скоростью 20 мл/мин через внутренний контур диализатора в мешок пропустили еще 5.0 мл физиологического раствора, чтобы полностью смыть в мешок введенную смесь ферментов. После этого клапаны были перекрыты. Расчетный гематокрит полученной после этого в мешке суспензии эритроцитов с добавленными ферментами колебался от 59.0 до 70% (в среднем 66.6±4.6%, n=17). Активности ферментов, добавленных в исходную суспензию эритроцитов, тоже были различны и составляли от 2.11 до 18.74 МЕ/мл суспензии для ГДГ и от 1.33 до 45.6 МЕ/мл суспензии для ААТ.The dialyzer was flushed for 2 minutes; for this, 200 ml of physiological saline was passed through the operation of the pumps through the internal and external circuits of the dialyzer at a rate of 100 ml/min. At the end of rinsing, a mixture of solutions of included enzymes (in different experiments from 0.384 ml to 15.624 ml) was introduced into the line leading to the bag with erythromass by means of a syringe pump, and after that, by means of pump operation, for 15 sec at a rate of 20 ml/min another 5.0 ml of physiological saline was passed through the internal circuit of the dialyzer into the bag in order to completely flush the introduced mixture of enzymes into the bag. After that, the valves were closed. The calculated hematocrit of the enzyme-added erythrocyte suspension obtained thereafter in the bag ranged from 59.0 to 70% (average 66.6±4.6%, n=17). The activities of the enzymes added to the initial suspension of erythrocytes were also different and ranged from 2.11 to 18.74 IU/ml for GDH suspension and from 1.33 to 45.6 IU/ml for AAT suspension.

Все последующие стадии способа (гипоосмотический диализ эритроцитов в присутствии добавленных ферментов, запечатывание полученной суспензии лизированных в присутствии ферментов эритроцитов, отмывание запечатанных эритроцитов-носителей и их последующее концентрирование) были проведены строго по протоколу, описанному в Примере 1 и при тех же условиях.All subsequent stages of the method (hypoosmotic dialysis of erythrocytes in the presence of added enzymes, sealing the resulting suspension of erythrocytes lysed in the presence of enzymes, washing the sealed carrier erythrocytes and their subsequent concentration) were carried out strictly according to the protocol described in Example 1 and under the same conditions.

Как и в Примере 1, были определены эффективности включения Е и R (раздельно для каждого фермента) по формулам (5) и (7), а также выход клеток в результате процедуры включения ферментов (по формуле (6)). Полученные результаты также представлены в Таблице 1.As in Example 1, the incorporation efficiencies E and R were determined (separately for each enzyme) by formulas (5) and (7), as well as the cell yield as a result of the enzyme incorporation procedure (by formula (6)). The results obtained are also presented in Table 1.

Figure 00000009
Figure 00000009

Сравнение результатов, полученных в Примерах 1 и 2, показало, что выход клеток при использовании в качестве исходного материала отмытой эритромассы оказался выше. Это можно объяснить тем, что все старые и хрупкие клетки, присутствующие в исходной крови, в этом случае были отмыты еще на стадии приготовления эритромассы. Второй факт, который можно наблюдать в Примере 2, состоит в том, что процент включения двух использованных ферментов различен. ГДГ из Proteus sp. похожа на хорошо изученную ГДГ из печени быка, про которую известно, что ее эллипсоидальная по форме молекула имеет молекулярный вес 340 кДа, длину 13.6 нм и диаметр 4.3 нм [30,31]. Молекула ГДГ из Proteus sp. также имеет вытянутую форму, но немного меньший молекулярный вес (300 кДа) [32]. В тоже время глобулярная молекула ААТ имеет молекулярный вес только 150 кДа и диаметр около 4 нм [33]. Таким образом размер молекулы ГДГ гораздо больше, чем у ААТ, что снижает скорость проникновения этого фермента внутрь клетки через поры эритроцитарной мембраны, имеющие диаметр около 8-10 нм.Comparison of the results obtained in Examples 1 and 2 showed that the yield of cells when using washed erythromass as a starting material was higher. This can be explained by the fact that all the old and fragile cells present in the original blood in this case were washed out at the stage of preparation of the erythromass. The second fact that can be observed in Example 2 is that the percentage of incorporation of the two enzymes used is different. GDH from Proteus sp. similar to the well-studied bovine liver GDH, which is known to have an ellipsoidal molecule with a molecular weight of 340 kDa, a length of 13.6 nm, and a diameter of 4.3 nm [30,31]. GDH molecule from Proteus sp. also has an elongated shape, but a slightly lower molecular weight (300 kDa) [32]. At the same time, the globular AAT molecule has a molecular weight of only 150 kDa and a diameter of about 4 nm [33]. Thus, the size of the GDH molecule is much larger than that of AAT, which reduces the rate of penetration of this enzyme into the cell through the pores of the erythrocyte membrane, which have a diameter of about 8-10 nm.

Эффективность включения БАК в эритроциты способом проточного гипоосмотического диализа по настоящему изобретению была также сравнена с эффективностью включения БАК в эритроциты с помощью обратимого гипоосмотического воздействия в соответствие с другими существующими способами. В Таблице 2 представлены такие показатели, приведенные в опубликованных работах или рассчитанные нами самостоятельно из опубликованных данных по включению БАК, с помощью каждого из известных способов.The efficiency of BAC incorporation into erythrocytes by the flow-through hypoosmotic dialysis method of the present invention was also compared with the efficiency of BAC incorporation into erythrocytes by reversible hypoosmotic exposure in accordance with other existing methods. Table 2 presents such indicators given in published works or calculated by us independently from published data on the inclusion of the LHC, using each of the known methods.

В качестве показателя включения в разных работах авторы рассчитывали либо относительную эффективность включения (К) (т.е. какой процент включенная в клетки удельная активность составляет от максимально возможной в данных условиях), либо суммарный процент инкапсуляции вещества (Е) (т.е. суммарный процент вещества, включенный в эритроциты с помощью использованного способа), рассчитанные по формулам (7) и (5).As an indicator of incorporation in various studies, the authors calculated either the relative incorporation efficiency (K) (i.e., what percentage of the specific activity included in the cells is from the maximum possible under given conditions), or the total percentage of encapsulation of the substance (E) (i.e. the total percentage of the substance included in erythrocytes using the method used), calculated by formulas (7) and (5).

Представленные в Таблице 2 данные демонстрируют, что эффективность включения БАК с помощью заявляемого способа превосходит аналогичные эффективности, получаемые в других способах.The data presented in Table 2 demonstrates that the efficiency of switching on the LHC using the proposed method is superior to similar efficiencies obtained in other methods.

Чтобы оценить качество эритроцитов-носителей, полученных заявляемым способом, были исследованы их свойства, которые были сравнены с аналогичными свойствами исходных эритроцитов.To assess the quality of carrier erythrocytes obtained by the claimed method, their properties were studied and compared with those of the original erythrocytes.

Свойства эритроцитов-носителей, полученных заявленным способомProperties of carrier erythrocytes obtained by the claimed method

Кроме эффективности включения БАК в эритроциты, для проверки качества эритроцитов-носителей БАК по сравнению со свойствами исходных эритроцитов, были исследованы такие свойства, как: форма клеток после включения БАК, эритроцитарные индексы клеток, их осмотическая резистентность и способность деформироваться.In addition to the effectiveness of BAC incorporation into erythrocytes, to check the quality of BAC-carrier erythrocytes in comparison with the properties of the original erythrocytes, such properties as the shape of cells after the inclusion of BAC, erythrocyte indices of cells, their osmotic resistance and ability to deform were studied.

Figure 00000010
Figure 00000010

А. Форма клеток после проведения процедуры включения фермента в эритроцитыA. The shape of the cells after the procedure for incorporating the enzyme into erythrocytes

О физическом состоянии клеток после включения фермента может говорить форма полученных эритроцитов-носителей. В настоящей работе эта форма была исследована методом дифференциальной интерференционно-контрастной (конфокальной) микроскопии. Для получения микрофотографий эритроциты сначала фиксировали. Для этого их инкубировали в PBS с альбумином (10 мг/мл) и глутаровым альдегидом (2.5%) 1 час при комнатной температуре. Гематокрит суспензии клеток при фиксации составлял 25%. Затем данную суспензию разводили до гематокрита около 0.1%. Фотографии были получены с помощью микроскопа Zeiss Axio Observer Z.1 (Carl Zeiss, Йена, Германия), иммерсионный объектив 100х, 1,3 NA, камера QuantEm 512sc.The shape of the resulting carrier erythrocytes can indicate the physical state of the cells after the enzyme is switched on. In the present work, this form was studied by differential interference-contrast (confocal) microscopy. To obtain micrographs, erythrocytes were first fixed. To do this, they were incubated in PBS with albumin (10 mg/ml) and glutaraldehyde (2.5%) for 1 hour at room temperature. The hematocrit of the cell suspension at fixation was 25%. This suspension was then diluted to a hematocrit of about 0.1%. The photographs were taken with a Zeiss Axio Observer Z.1 microscope (Carl Zeiss, Jena, Germany), 100x immersion objective, 1.3 NA, QuantEm 512sc camera.

На фиг. 4 представлены микрофотографии исходных эритроцитов (А), а также эритроцитов-носителей с включенной аспарагиназой (Б) или совместно включенными ГДГ из Proteus sp. и ААТ из сердца свиньи (В).In FIG. 4 shows micrographs of the original erythrocytes (A), as well as carrier erythrocytes with included asparaginase (B) or GDH from Proteus sp. and AAT from pig heart (B).

Из анализа фотографий можно сделать вывод, что для обоих видов эритроцитов-носителей, содержащих различные БАК, большинство полученных клеток возвращает после восстановления осмоляльности среды свою двояковогнутую форму, которая благоприятствует способности эритроцитов деформироваться и проходить сквозь узкие капиллярные сосуды в организме. Размер большей части эритроцитов с включенными ГДГ и ААТ практически не отличался от размера исходных эритроцитов, тогда как для эритроцитов, нагруженных аспарагиназой, он очень незначительно уменьшился.From the analysis of photographs, it can be concluded that for both types of carrier erythrocytes containing various BAAs, most of the obtained cells return their biconcave shape after the restoration of the medium osmolality, which favors the ability of erythrocytes to deform and pass through narrow capillary vessels in the body. The size of most erythrocytes with included GDH and AAT practically did not differ from the size of the original erythrocytes, while for erythrocytes loaded with asparaginase, it decreased very slightly.

Б. Гематологические показатели эритроцитов-носителей, полученных заявленным способомB. Hematological parameters of carrier erythrocytes obtained by the claimed method

Основные стандартные гематологические показатели клеток (эритроцитарные индексы) были исследованы для исходных эритроцитов (n=9), а также эритроцитов-носителей, нагруженных глутаматдегидрогеназой из Proteus sp. совместно с аланинаминотрансферазой из сердца свиньи (ГДГ+ААТ) (n=6) или аспарагиназой (n=9). В качестве основных показателей были исследованы: средний объем эритроцита (MCV, в фл), среднее содержание гемоглобина в эритроците (МСН, в пг) и средняя концентрация гемоглобина в эритроците (МСНС, в г/дл). Измерение гематологических показателей проводили на гематологическом анализаторе Micros ОТ (ABX-France, Франция).The main standard hematological parameters of cells (erythrocyte indices) were studied for the original erythrocytes (n=9), as well as carrier erythrocytes loaded with glutamate dehydrogenase from Proteus sp. together with porcine heart alanine aminotransferase (GDH+AAT) (n=6) or asparaginase (n=9). As the main indicators, the following were studied: the average erythrocyte volume (MCV, in fl), the average hemoglobin content in the erythrocyte (MCH, in pg) and the average hemoglobin concentration in the erythrocyte (MCHC, in g/dl). Hematological parameters were measured on a Micros OT hematological analyzer (ABX-France, France).

Полученные результаты представлены на фиг. 5. После включения различных ферментов в эритроциты наблюдалось умеренное изменение эритроцитарных индексов. Средний объем клеток, среднее содержание и средняя концентрация в них гемоглобина всегда достоверно снижались (ANOVA, р<0.05). Это полностью согласуется с данными, полученными ранее в других работах [35]. Несмотря на то, что концентрация и содержание гемоглобина в эритроцитах-носителях снижены по сравнению с исходными эритроцитами, а, следовательно, снижена и их способность переносить кислород, это не влияет критически на выполнение функции газообмена эритроцитами в целом, т.к. вводимый объем эритроцитов-носителей не будет превышать 10% от общего объема эритроцитов в крови человека. Поэтому, даже если концентрация гемоглобина в них будет снижена на 50%, суммарное содержание гемоглобина в организме снизится несущественно (примерно на 5%).The results obtained are presented in Fig. 5. After the inclusion of various enzymes in erythrocytes, a moderate change in erythrocyte indices was observed. The average cell volume, average content and average concentration of hemoglobin in them always significantly decreased (ANOVA, p<0.05). This is in complete agreement with the data obtained earlier in other works [35]. Despite the fact that the concentration and content of hemoglobin in carrier erythrocytes are reduced compared to the original erythrocytes, and, consequently, their ability to carry oxygen is also reduced, this does not critically affect the performance of the function of gas exchange by erythrocytes as a whole, because the injected volume of carrier erythrocytes will not exceed 10% of the total volume of erythrocytes in human blood. Therefore, even if the concentration of hemoglobin in them is reduced by 50%, the total content of hemoglobin in the body will decrease insignificantly (by about 5%).

Поскольку размер молекул гликолитических ферментов близок к размеру молекул гемоглобина, можно предполагать, что концентрация этих ферментов в ходе гипоосмотического диализа и открытия пор в клеточной мембране снизится также, как и для Hb не более чем на 30%. Такое снижение не может повлиять на скорость гликолитических реакций в эритроците, т.к. все необходимые ферменты присутствуют в нем в существенном избытке. В результате, можно полагать, что уровень энергообеспечения клетки существенно не изменится, что позволит эритроцитам-носителям выживать в кровотоке достаточно долго [36].Since the size of glycolytic enzyme molecules is close to the size of hemoglobin molecules, it can be assumed that the concentration of these enzymes during hypoosmotic dialysis and opening of pores in the cell membrane will decrease by no more than 30%, as in the case of Hb. Such a decrease cannot affect the rate of glycolytic reactions in the erythrocyte, because all the necessary enzymes are present in it in significant excess. As a result, it can be assumed that the level of cell energy supply will not change significantly, which will allow carrier erythrocytes to survive in the bloodstream for a long time [36].

В. Осмотическая резистентность эритроцитов-носителейB. Osmotic resistance of carrier erythrocytes

Для измерения осмотической резистентности различных эритроцитов, суспензии исходных эритроцитов или полученных эритроцитов-носителей разводили в PBS до гематокрита 5%. Измерения проводили в растворах с разной осмоляльностью по методике, описанной в [37]. Кривую осмотической резистентности строили как зависимость процента нелизированных эритроцитов от осмоляльности использованных растворов. Кривые осмотической резистентности исходных эритроцитов (n=13) и эритроцитов-носителей, полученных методом проточного гипоосмотического диализа, с включенными совместно ГДГ из Proteus sp. и ААТ из сердца свиньи (n=9), а также с включенной аспарагиназой (n=13) представлены на фиг. 6 (для каждой точки представлены средние величины ± средняя ошибка среднего, Mean ± SEM).To measure the osmotic resistance of various erythrocytes, suspensions of the original erythrocytes or obtained carrier erythrocytes were diluted in PBS to a hematocrit of 5%. The measurements were carried out in solutions with different osmolality according to the procedure described in [37]. The curve of osmotic resistance was constructed as a dependence of the percentage of non-lysed erythrocytes on the osmolality of the solutions used. Curves of osmotic resistance of initial erythrocytes (n=13) and carrier erythrocytes obtained by the method of flow hypoosmotic dialysis with GDH from Proteus sp. and AAT from porcine heart (n=9), as well as with included asparaginase (n=13) are presented in Fig. 6 (means ± mean error of the mean, Mean ± SEM) are presented for each point.

Вид кривой осмотической резистентности для эритроцитов-носителей обоих видов достаточно сильно отличался от вида кривой для исходных эритроцитов, что согласуется с результатами, полученными в других работах по измерению осмотической резистентности эритроцитов-носителей [35,38]. Кривые осмотической резистентности для эритроцитов-носителей стали более пологими и сместились в сторону низких осмоляльностей. Таким образом, эритроциты-носители более устойчивы чем исходные эритроциты к изменениям осмоляльности среды в области осмоляльностей ниже 150 мОсм/кг. Лизис 50% исходных (нативных) клеток происходит уже при осмоляльности 135 мОсм/кг, тогда как у эритроцитов-носителей при этой осмоляльности наблюдается только 25 30% лизированных клеток. Это можно объяснить тем, что во время процедуры включения БАК на стадии отмывания клеток были удалены неустойчивые к осмотическому стрессу эритроциты, а также тем, что эритроциты-носители имеют сниженное содержание гемоглобина, что и повлияло на общую кривую осмотической резистентности. С другой стороны, в области осмоляльностей близких к физиологическим, осмотическая резистентность эритроцитов-носителей почти не отличается от осмотической резистентности исходных эритроцитов.The shape of the osmotic resistance curve for carrier erythrocytes of both types was quite different from the curve shape for initial erythrocytes, which is consistent with the results obtained in other studies on the measurement of the osmotic resistance of carrier erythrocytes [35,38]. Osmotic resistance curves for carrier erythrocytes became flatter and shifted towards low osmolality. Thus, carrier erythrocytes are more resistant than initial erythrocytes to changes in the osmolality of the medium in the region of osmolality below 150 mOsm/kg. Lysis of 50% of the original (native) cells occurs already at an osmolality of 135 mOsm/kg, while in carrier erythrocytes at this osmolality, only 25–30% of lysed cells are observed. This can be explained by the fact that erythrocytes resistant to osmotic stress were removed during the procedure of switching on the BAC at the stage of cell washing, and also by the fact that carrier erythrocytes have a reduced hemoglobin content, which affected the overall curve of osmotic resistance. On the other hand, in the region of osmolality close to physiological, the osmotic resistance of carrier erythrocytes almost does not differ from the osmotic resistance of the original erythrocytes.

Г. Деформируемость полученных эритроцитов-носителей БАКD. Deformability of obtained erythrocyte-carriers of BAC

Жизнеспособность эритроцитов-носителей БАК (фармакоцитов) в кровотоке во многом определяется их способностью деформироваться и легко проходить через узкие капиллярные сосуды. Деформируемость эритроцитов можно определить с помощью фильтрационных методов, т.к. скорость фильтрации суспензии эритроцитов или эритроцитов-носителей через искусственный мембранный фильтр с порами диаметром 3-5 мкм, близкими к диаметру эритроцитов (~3-5 мкм), и длиной 10 мкм, прямо зависит от этой способности клеток. Фильтруемость клеток была оценена по следующим параметрам: процентное содержание не фильтрующихся эритроцитов в суспензии (Z) и индекс фильтруемости (F), которые определяли методом последовательного пропускания через искусственный полиэтилентерфталатный фильтр (Объединенный Институт ядерных исследований, Дубна, РФ) с порами диаметром 3.5 мкм фиксированного объема (250 мкл) сначала буфера PBS, а затем суспензии клеток с гематокритом 0.1%. Затем, отмыв фильтр после пропускания суспензии, через него повторно пропускали тот же объем PBS. Расчет проводили по формулам (10,11) в соответствии с работой [39]:The viability of BAC-carrier erythrocytes (pharmacocytes) in the bloodstream is largely determined by their ability to deform and easily pass through narrow capillary vessels. The deformability of erythrocytes can be determined using filtration methods, tk. the rate of filtration of a suspension of erythrocytes or carrier erythrocytes through an artificial membrane filter with pores 3–5 μm in diameter, close to the diameter of erythrocytes (~3–5 μm) and 10 μm long, directly depends on this ability of the cells. The filterability of cells was assessed by the following parameters: the percentage of non-filterable erythrocytes in the suspension (Z) and the filterability index (F), which were determined by successive passage through an artificial polyethylene terphthalate filter (Joint Institute for Nuclear Research, Dubna, RF) with pores 3.5 μm in diameter of a fixed volume (250 μl) first with PBS buffer, and then with a cell suspension with a hematocrit of 0.1%. Then, after washing the filter after passing the suspension, the same volume of PBS was passed through it again. The calculation was carried out according to formulas (10,11) in accordance with [39]:

Figure 00000011
Figure 00000011

где tb - время протекания через фильтр 250 мкл буфера (PBS), ts - время протекания через тот же фильтр 250 мкл 0.1% суспензии клеток (исходных эритроцитов или эритроцитов-носителей, содержащих БАК), т - общее число клеток, помещенных на фильтр, а N - число пор, которые были блокированы нефильтрующимися клетками при пропускании суспензии через фильтр.where t b is the time of flow through the filter of 250 μl of buffer (PBS), t s is the time of flow through the same filter of 250 μl of 0.1% cell suspension (initial erythrocytes or carrier erythrocytes containing BAC), t is the total number of cells placed on filter, and N is the number of pores that were blocked by non-filterable cells when the suspension was passed through the filter.

Величина N была определена согласно формуле (12):The value of N was determined according to formula (12):

Figure 00000012
Figure 00000012

где N0 - известное общее число пор на фильтре, a tb1 - время повторного протекания 250 мкл буфера через фильтр, который был отмыт после пропускания через него суспензии эритроцитов.where N 0 is the known total number of pores on the filter, at b1 is the re-flow time of 250 μl of buffer through the filter, which was washed after passing the erythrocyte suspension through it.

Параметры фильтруемости исходных эритроцитов и эритроцитов-носителей представлены на фиг. 7, где представлено процентное содержание нефильтрующихся эритроцитов (Z) и индекс фильтруемости (F) для исходных эритроцитов (1) (n=8), свежеполученных эритроцитов-носителей, нагруженных совместно ГДГ из Proteus sp. и ААТ (2) (n=5), свежеполученных эритроцитов-носителей, нагруженных L-аспарагиназой (3) (n=3), и эритроцитов-носителей, нагруженных L-аспарагиназой, после их инкубации в буфере для хранения в течение 2 часов при комнатной температуре (4) (n=3). Во всех случаях приведены средние величины ± SD.The filterability parameters of initial and carrier erythrocytes are shown in FIG. 7, which shows the percentage of non-filterable erythrocytes (Z) and the filterability index (F) for the original erythrocytes (1) (n=8), freshly obtained carrier erythrocytes, co-loaded with GDH from Proteus sp. and AAT (2) (n=5), freshly obtained carrier erythrocytes loaded with L-asparaginase (3) (n=3), and carrier erythrocytes loaded with L-asparaginase after incubation in storage buffer for 2 hours at room temperature (4) (n=3). In all cases, mean values ± SD are given.

Процентное содержание нефильтрующихся клеток в суспензии свежеполученных эритроцитов-носителей обоих типов было достоверно выше по сравнению с данным параметром нативных (исходных) эритроцитов (ANOVA, p<0.05). Чтобы понять, насколько необратимы эти изменения, для нагруженных аспарагиназой эритроцитов была измерена фильтруемость не только свежеприготовленных эритроцитов-носителей, но и их фильтруемость после 2 часовой инкубации при комнатной температуре в буфере для хранения клеток (137 мМ NaCl, 2.7 мМ KCl, 10 мМ Na2HPO4, 2 мМ KH2PO4, 1.3 мМ CaCl2, 5 мМ MgCl2, 10 мМ глюкозы, 5% (по массе) BSA, 30 мМ HEPES, 0.28 мМ аденина и 0.02 мг/мл ампициллина (рН 7.4)). Было показано, что после инкубации процентное содержание нефильтрующихся клеток в суспензии эритроцитов-носителей понижается (относительно суспензии свежеполученных эритроцитов-носителей) и не отличается достоверно от значений данного параметра для исходных эритроцитов (ANOVA, p<0.05).The percentage of non-filterable cells in the suspension of freshly obtained carrier erythrocytes of both types was significantly higher compared to this parameter of native (initial) erythrocytes (ANOVA, p<0.05). To understand how irreversible these changes are, for asparaginase-loaded erythrocytes, the filterability of not only freshly prepared carrier erythrocytes was measured, but also their filterability after 2 hours of incubation at room temperature in cell storage buffer (137 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 10 mM Na 2 HPO 4 , 2 mM KH 2 PO 4 , 1.3 mM CaCl 2 , 5 mM MgCl 2 , 10 mM glucose, 5% (by mass) BSA, 30 mM HEPES, 0.28 mM adenine, and 0.02 mg/mL ampicillin (pH 7.4) ). It was shown that after incubation, the percentage of non-filterable cells in the suspension of carrier erythrocytes decreases (relative to the suspension of freshly obtained carrier erythrocytes) and does not differ significantly from the values of this parameter for the initial erythrocytes (ANOVA, p<0.05).

ЛитератураLiterature

1. Koleva L.D., Bovt E.A., Ataullakhanov F.I., Sinauridze E.I. Erythrocytes as carriers: from drug delivery to biosensors. Pharmaceutics 2020, 12(3), No 276 (44 pp.). DOI: 10.3 3 90/pharmaceutics 12030276.1. Koleva L.D., Bovt E.A., Ataullakhanov F.I., Sinauridze E.I. Erythrocytes as carriers: from drug delivery to biosensors. Pharmaceutics 2020, 12(3), No. 276 (44 pp.). DOI: 10.3 3 90/pharmaceutics 12030276.

2. Halfon-Domenech C, Thomas X., Chabaud S., Baruchel A., Gueyffier F., Mazingue F., Auvrignon A., Corm S., Dombret H., Chevallier P., et al. L-asparaginase loaded red blood cells in refractory or relapsing acute lymphoblastic leukaemia in children and adults: results of the GRASPALL 2005-01 randomized trial. Br. J. Haematol. 2011, 153(1), 58-65. DOI: 10.1111/j.365-2141.2011.08588.x.2. Halfon-Domenech C, Thomas X., Chabaud S., Baruchel A., Gueyffier F., Mazingue F., Auvrignon A., Corm S., Dombret H., Chevallier P., et al. L-asparaginase loaded red blood cells in refractory or relapsing acute lymphoblastic leukaemia in children and adults: results of the GRASPALL 2005-01 randomized trial. Br. J. Haematol. 2011, 153(1), 58-65. DOI: 10.1111/j.365-2141.2011.08588.x.

3. Hammel P., Berardi R., Van Cutsem E., Feliu J., Greil R., Wasan H.S., Metges J.-P., Nygren P., Osterlund P.J., Parner V., et al. Trybeca-1: a randomized, phase 3 study of eryaspase in combination with chemotherapy versus chemotherapy alone as second-line treatment in patients with pancreatic adenocarcinoma (NCT03665441). J. Clin. Oncol. 2019, 37(4), suppl. TPS471. DOI: 10.1200/JCO.2019.37.4_suppl.TPS471.3. Hammel P., Berardi R., Van Cutsem E., Feliu J., Greil R., Wasan H.S., Metges J.-P., Nygren P., Osterlund P.J., Parner V., et al. Trybeca-1: a randomized, phase 3 study of eryaspase in combination with chemotherapy versus chemotherapy alone as second-line treatment in patients with pancreatic adenocarcinoma (NCT03665441). J.Clin. oncol. 2019, 37(4), suppl. TPS471. DOI: 10.1200/JCO.2019.37.4_suppl.TPS471.

4. Batool Т., Makky E. A., Jalal M., Yusoff M.M. A Comprehensive review on L-asparaginase and its applications. Appl. Biochem. Biotechnol. 2016, 178(5), 900 923. DOI: 10.1007/s 12010-015-1917-3.4. Batool T., Makky E. A., Jalal M., Yusoff M. M. A Comprehensive review on L-asparaginase and its applications. Appl. Biochem. Biotechnol. 2016, 178(5), 900 923. DOI: 10.1007/s 12010-015-1917-3.

5. Van Den Berg H. Asparaginase revisited. Leuk. Lymphoma 2011, 52(2), 168-178. DOI: 10.3109/10428194.2010.537796.5. Van Den Berg H. Asparaginase revisited. Leuk. Lymphoma 2011, 52(2), 168-178. DOI: 10.3109/10428194.2010.537796.

6. Mtiller H., Boos J. Use of L-asparaginase in childhood ALL. Crit. Rev. Oncol.Hematol. 1998; 28(2), 97-113. DOI: 10.1016/sl040-8428(98)00015-8.6. Mtiller H., Boos J. Use of L-asparaginase in childhood ALL. Crit. Rev. Oncol Hematol. 1998; 28(2), 97-113. DOI: 10.1016/sl040-8428(98)00015-8.

7. Корсакова Д.В., Синауридзе Е.И. L-аспарагиназа: новые подходы к улучшению фармакологических свойств. Вопросы гематол., онкол. и иммунопатол. в педиатрии. 2018, 17(4), 80-97. DOI: 10.24287/1726-1708-2018-17-4-80-97.7. Korsakova D.V., Sinauridze E.I. L-asparaginase: new approaches to improve pharmacological properties. Questions gematol., onkol. and immunopathol. in pediatrics. 2018, 17(4), 80-97. DOI: 10.24287/1726-1708-2018-17-4-80-97.

8. Kravtzoff R., Desbois I., Lamagnere J.P., Muh J.P., Valat C, Chassaigne M., Colombat P., Ropars, C. Improved pharmacodynamics of L-asparaginase loaded in human red blood cells. Eur. J. Clin. Pharmacol. 1996, 49(6), 465 470. DOI: 10.1007/BF00195932.8. Kravtzoff R., Desbois I., Lamagnere J.P., Muh J.P., Valat C, Chassaigne M., Colombat P., Ropars, C. Improved pharmacodynamics of L-asparaginase loaded in human red blood cells. Eur. J.Clin. Pharmacol. 1996, 49(6), 465 470. DOI: 10.1007/BF00195932.

9. Атауллаханов Ф.И., Витвицкий B.M., Жаботинский A.M., Пичугин A.B. Проницаемость эритроцитов человека для аспарагина. Биохимия 1985, 50(10), 1733-1737.9. Ataullakhanov F.I., Vitvitsky B.M., Zhabotinsky A.M., Pichugin A.V. Permeability of human erythrocytes to asparagine. Biochemistry 1985, 50(10), 1733-1737.

10. Booser, D.J.; Hortobagyi, G.N. Anthracycline antibiotics in cancer therapy. Focus on drug resistance. Drugs 1994, 47(2), 223-258. DOI: 10.2165/00003495-199447020-00002.10 Booser, D. J.; Hortobagyi, G.N. Anthracycline antibiotics in cancer therapy. Focus on drug resistance. Drugs 1994, 47(2), 223-258. DOI: 10.2165/00003495-199447020-00002.

11. Moudi M., Go R., Yong C, Nazre M. Vinca alkaloids. Int. J. Prev. Med. 2013, 4(11), 1231-1235. DOI: 10.2165/00128415-200711380-00080.11. Moudi M., Go R., Yong C, Nazre M. Vinca alkaloids. Int. J. Prev. Med. 2013, 4(11), 1231-1235. DOI: 10.2165/00128415-200711380-00080.

12. Arora R., Malhotra P., Mathur A., Mathur A., Govil СМ., Ahuja P.S. Anticancer alkaloids of Catharanthus roseus: transition from traditional to modern medicine. In: Herbal Medicine: A Cancer Chemopreventive and Therapeutic Perspective, 1st ed., Arora, R.Ed., Jaypee Brothers Medical Publishers: New Delhi, India, 2010, Chapter: 21, pp.292 309. ISBN 9788184488418.12. Arora R., Malhotra P., Mathur A., Mathur A., Govil CM., Ahuja P.S. Anticancer alkaloids of Catharanthus roseus: transition from traditional to modern medicine. In: Herbal Medicine: A Cancer Chemopreventive and Therapeutic Perspective, 1st ed., Arora, R.Ed., Jaypee Brothers Medical Publishers: New Delhi, India, 2010, Chapter: 21, pp.292 309. ISBN 9788184488418.

13. Sawyer D.B., Peng X., Chen В., Pentassuglia L., Lim C.C. Mechanisms of anthracycline cardiac injury: can we identify strategies for cardioprotection? Prog. Cardiovasc. Dis. 2010, 53(2), 105 113. DOI: 10.1016/j.pcad.2010.06.007.13. Sawyer D.B., Peng X., Chen B., Pentassuglia L., Lim C.C. Mechanisms of anthracycline cardiac injury: can we identify strategies for cardioprotection? Prog. Cardiovasc. Dis. 2010, 53(2), 105 113. DOI: 10.1016/j.pcad.2010.06.007.

14. Ropars C, Nicolau Y.C., Chassaigne M. Encapsulating biological active substances into erythrocytes, US Patent 4,652,449, March 14, 1987, A61K 35/1814. Ropars C, Nicolau Y.C., Chassaigne M. Encapsulating biological active substances into erythrocytes, US Patent 4,652,449, March 14, 1987, A61K 35/18

15. Pages E., Ropars C, Bailleul C. Apparatus for causing medical products to penetrate into red blood cells. US Patent 5,589,389, December 31, 1996, C12M 1/12, C12M 3/06.15. Pages E., Ropars C, Bailleul C. Apparatus for causing medical products to penetrate into red blood cells. US Patent 5,589,389, December 31, 1996, C12M 1/12, C12M 3/06.

16. Magnani M., Panzani I., Bigi L., Zanella A. Method of encapsulating biologically active agents within erythrocytes and apparatus thereof (Dideco Sri, Italy). EP 0 882 448 B1, data of publication 12.01.2005, bulletin 2005/02, A61K 9/50.16. Magnani M., Panzani I., Bigi L., Zanella A. Method of encapsulating biologically active agents within erythrocytes and apparatus thereof (Dideco Sri, Italy). EP 0 882 448 B1, data of publication 01/12/2005, bulletin 2005/02, A61K 9/50.

17. Мамбрини Д., Серафини С.Устройство и набор для инкапсуляции в эритроцитах по меньшей мере одного соединения для терапевтического и диагностического применения (EryDel SpA, Italy). Патент России RU 2595844, дата публикации заявки РСТ 03.11.2011, А61К 9/50, А61М 1/36, B01J 4/00.17. Mambrini D, Serafini S. Device and kit for encapsulation in erythrocytes of at least one compound for therapeutic and diagnostic applications (EryDel SpA, Italy). Russian patent RU 2595844, publication date of the PCT application 03.11.2011, A61K 9/50, A61M 1/36, B01J 4/00.

18. Мамбрини Д., Бенатти Л., Капогросси Д., Мандолини М. Способ получения эритроцитов, нагруженных одним или несколькими веществами, представляющими фармацевтический интерес, и полученные таким образом эритроциты (EryDel SpA, Italy). Патент России RU 2670070, дата публикации заявки РСТ 13.11.2014, А61К9/50.18. Mambrini D., Benatti L., Capogrossi D., Mandolini M. Method for producing red blood cells loaded with one or more substances of pharmaceutical interest and thus obtained red blood cells (EryDel SpA, Italy). Russian patent RU 2670070, publication date of the PCT application 11/13/2014, А61К9/50.

19. Godfrin Y. Lisis/resealing process and device for incorporating an active ingredient, in particular asparaginase or inositol hexaphosphate, in erythrocytes (EryTech Pharma, France). US Patent 8,617,840, data of patent 31.12.2013, C12Q 1/24, C12N 13/00, C12M 1/33, C12M 3/0819. Godfrin Y. Lisis/resealing process and device for incorporating an active ingredient, in particular asparaginase or inositol hexaphosphate, in erythrocytes (EryTech Pharma, France). US Patent 8,617,840, data of patent 12/31/2013, C12Q 1/24, C12N 13/00, C12M 1/33, C12M 3/08

20. Linderkamp O., Meiselman H.J. Geometric, osmotic, and membrane mechanical properties of density-separated human red cells. Blood 1982, 59(6), 1121-1127.20. Linderkamp O., Meiselman H.J. Geometric, osmotic, and membrane mechanical properties of density-separated human red cells. Blood 1982, 59(6), 1121-1127.

21. Ponder E. Diffractometric measurements of the tonicity volume relations of human red cells in hypotonic systems. J. Gen. Physiol. 1951, 34 (5), 567-571. DOI: 10.1085/jgp.34.5.567.21. Ponder E. Diffractometric measurements of the tonicity volume relations of human red cells in hypotonic systems. J. Gen. physiol. 1951, 34(5), 567-571. DOI: 10.1085/jgp.34.5.567.

22. Evans J., Gratzer W., Mohandas N., Parker K., Sleep J. Fluctuations of the red blood cell membrane: Relation to mechanical properties and lack of ATP dependence. Biophys. J. 2008, 94(10), 4134-4144. DOI: 10.1529/biophysj. 107.117952.22. Evans J., Gratzer W., Mohandas N., Parker K., Sleep J. Fluctuations of the red blood cell membrane: Relation to mechanical properties and lack of ATP dependence. Biophys. J. 2008, 94(10), 4134-4144. DOI: 10.1529/biophysj. 107.117952.

23. Seeman P. Transient holes in the erythrocyte membrane during hypotonic hemolysis and stable holes in the membrane after lysis by saponin and lysolecithin. J. Cell Biol. 1967, 32(1), 55-70. DOI: 10.1083/jcb.32.1.55.23. Seeman P. Transient holes in the erythrocyte membrane during hypotonic hemolysis and stable holes in the membrane after lysis by saponin and lysolecithin. J. Cell Biol. 1967, 32(1), 55-70. DOI: 10.1083/jcb.32.1.55.

24. Borsakova D.V., Protasov E.S., Nazarenko S.V., Alexandrovich Y.G., Butylin A.A., Ataullakhanov F.I., Sinauridze E.I. Ways to increase the activity of glutamate dehydrogenase in erythrocyte-bioreactors for the ammonium removal. Biochemistry (Moscow), Supplement Series A: Membrane and Cell Biology, 2019, 13(3), 212-224. DOI: 10.1134/S0233475519030046.24. Borsakova D.V., Protasov E.S., Nazarenko S.V., Alexandrovich Y.G., Butylin A.A., Ataullakhanov F.I., Sinauridze E.I. Ways to increase the activity of glutamate dehydrogenase in erythrocyte-bioreactors for the ammonium removal. Biochemistry (Moscow), Supplement Series A: Membrane and Cell Biology, 2019, 13(3), 212-224. DOI: 10.1134/S0233475519030046.

25. Williamson J.R., Shanahan M.O., Hochmuth R.M. The influence of temperature on red cell deformability. Blood 1975; 46(4), 611-624. Доступно на: https://doi.Org/10.l182/blood.V46.4.611.611.25. Williamson J.R., Shanahan M.O., Hochmuth R.M. The influence of temperature on red cell deformability. Blood 1975; 46(4), 611-624. Available at: https://doi.org/10.l182/blood.V46.4.611.611.

26. Wolkers W.F., Crowe L.M., Isvetkova N.M., Tablin F., Crowe J.H. In situ assessment of erythrocyte membrane properties during cold storage. Molec. Membrane Biol., 2002, 19(1), 59-65. DOI: 10.1080/09687680110103613.26. Wolkers W.F., Crowe L.M., Isvetkova N.M., Tablin F., Crowe J.H. In situ assessment of erythrocyte membrane properties during cold storage. Molec. Membrane Biol., 2002, 19(1), 59-65. DOI: 10.1080/09687680110103613.

27. Lanvers C, Pinheiro J., Hempel G. et al. Analytical validation of a microplate reader-based method for the therapeutic drug monitoring of L-asparaginase in human serum. Anal. Biochem. 2002; 309(1): 117-126. DOI: 10.1016/S0003-2697(02)00232-4.27. Lanvers C, Pinheiro J., Hempel G. et al. Analytical validation of a microplate reader-based method for the therapeutic drug monitoring of L-asparaginase in human serum. Anal. Biochem. 2002; 309(1): 117-126. DOI: 10.1016/S0003-2697(02)00232-4.

28. Auron A., Brophy P.D. 2012. Hyperammonemia in review: Pathophysiology, diagnosis, and treatment. Pediatr. Nephrol. 2012; 27(2), 207-222. DOI: 10.1007/s00467-011-1838-5.28. Auron A., Brophy P.D. 2012. Hyperammonemia in review: Pathophysiology, diagnosis, and treatment. Pediatr. Nephrol. 2012; 27(2), 207-222. DOI: 10.1007/s00467-011-1838-5.

29. Protasov, E.S.; Borsakova, D. V.; Alexandravich, Y.G.; Korotkov, A.V.; Kosenko, E.A.; Butylin, A. A.; Ataullakhanov, F.I.; Sinauridze, E.I. Erythrocytes as bioreactors to decrease excess ammonium concentration in blood. Sci. Rep.2019; 9, 1455. DOI: 10.1038/s41598-018-37828-5.29. Protasov, E.S.; Borsakova, D. V.; Alexandravich, Y. G.; Korotkov, A.V.; Kosenko, E.A.; Butylin, A. A.; Ataullakhanov, F.I.; Sinauridze, E.I. Erythrocytes as bioreactors to decrease excess ammonium concentration in blood. sci. Rep.2019; 9, 1455. DOI: 10.1038/s41598-018-37828-5.

30. Santera, E. Glutamate Dehydrogenases: Enzymology, Physiological Role and Biotechnological Relevance. In: Dehydrogenases (A. B. Hervas, Ed.) (Ch. 12). Rijeka: IntechOpen. 2012, pp.289-318. DOI: https://doi.org/10.5772/47767" 10.5772/47767.30. Santera, E. Glutamate Dehydrogenases: Enzymology, Physiological Role and Biotechnological Relevance. In: Dehydrogenases (A. B. Hervas, Ed.) (Ch. 12). Rijeka: Intech Open. 2012, pp.289-318. DOI: https://doi.org/10.5772/47767" 10.5772/47767.

31. Colman R.F. Dehydrogenases-structure and catalytic mechanisms: Glutamate dehydrogenase (bovine liver). In: A study of enzymes. Ed. S.A. Kuby S.A. Ed. Vol.II, Mechanism of enzyme action. Ch. 7. Boston, Roca Raton, Ann Arbor: CRC Press, 1990, pp.173-192.31. Colman R.F. Dehydrogenases-structure and catalytic mechanisms: Glutamate dehydrogenase (bovine liver). In: A study of enzymes. Ed. S.A. Kuby S.A. Ed. Vol. II, Mechanism of enzyme action. Ch. 7. Boston, Roca Raton, Ann Arbor: CRC Press, 1990, pp.173-192.

32. L-Glutamic Dehydrogenase (NADP) from Proteus sp.Доступно на сайте: https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/g4387.32. L-Glutamic Dehydrogenase (NADP) from Proteus sp. Available at: https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/g4387.

33. Saier M.H., Jenkins W.T. Alanine aminotransferase. I. Purification and properties. J. Biol. Chem. 1967; 242(1), 91-100.33. Saier M.H., Jenkins W.T. Alanine aminotransferase. I. Purification and properties. J Biol. Chem. 1967; 242(1), 91-100.

34. Mangani M., Rossi L., D'ascenzo M., Panzani I., Bigi L., Zanella A. Erythrocyte engineering for drug delivery and targeting. Biotechnol. Appl. Biochem. 1998; 28(1): 1-6. DOI: 10.1111/j. 1470-8744.1998.tb00505.x.34. Mangani M., Rossi L., D'ascenzo M., Panzani I., Bigi L., Zanella A. Erythrocyte engineering for drug delivery and targeting. Biotechnol. Appl. Biochem. 1998; 28(1): 1-6. DOI: 10.1111/j. 1470-8744.1998.tb00505.x.

35. Sanz S., Pinilla M., Garin M., Tipton K.F., Luque J. The influence of enzyme concentration on the encapsulation of glutamate dehydrogenase and alcohol dehydrogenase in red blood cells. Biotechnol. Appl. Biochem. 1995; 22(2):223-231. DOI: 10.1111/j.l470-8744.1995.tb00348.x.35. Sanz S., Pinilla M., Garin M., Tipton K.F., Luque J. The influence of enzyme concentration on the encapsulation of glutamate dehydrogenase and alcohol dehydrogenase in red blood cells. Biotechnol. Appl. Biochem. 1995; 22(2):223-231. DOI: 10.1111/j.l470-8744.1995.tb00348.x.

36. Martinov M.V., Plotnikov A.G., Vitvitsky V.M., Ataullakhanov F.I. Deficiencies of glycolytic enzymes as a possible cause of hemolytic anemia. Biochim. Biophys. Acta - Gen. Subject 2000; 1474(l):75-87. DOI: 10.1016/S0304-4165(99)00218-4.36. Martinov M.V., Plotnikov A.G., Vitvitsky V.M., Ataullakhanov F.I. Deficiencies of glycolytic enzymes as a possible cause of hemolytic anemia. biochim. Biophys. Acta - Gen. Subject 2000; 1474(l):75-87. DOI: 10.1016/S0304-4165(99)00218-4.

37. Shcherbachenko I., Lisovskaya I., Tikhonov V. Oxidation-induced calcium-dependent dehydration of normal human red blood cells. Free Radic. Res. 2007; 41(5):536-545. DOI: 10.1080/10715760601161452.37. Shcherbachenko I., Lisovskaya I., Tikhonov V. Oxidation-induced calcium-dependent dehydration of normal human red blood cells. Free radical. Res. 2007; 41(5):536-545. DOI: 10.1080/10715760601161452.

38. Kosenko E.A., Venediktova N.I., Kudryavtsev A.A., Ataullakhanov F.I., Kaminsky Y.G., Felipo V., Montoliu C. Encapsulation of glutamine synthetase in mouse erythrocytes: a new procedure for ammonia detoxification. Biochem. Cell Biol. 2008; 86(6):469-476. DOI: 10.1139/008-134.38. Kosenko E.A., Venediktova N.I., Kudryavtsev A.A., Ataullakhanov F.I., Kaminsky Y.G., Felipo V., Montoliu C. Encapsulation of glutamine synthetase in mouse erythrocytes: a new procedure for ammonia detoxification. Biochem. Cell biol. 2008; 86(6):469-476. DOI: 10.1139/008-134.

39. Lisovskaya I.L., Shurkhina E.S., Nesterenko V.M., Rozenberg Y.M, Ataullakhanov F.I. Determination of the content of nonfilterable cells in erythrocyte suspensions as a function of the medium osmolality, Biorheology 1998; 35(2): 141-153. DOI: 10.1016/S0006-355X(99)80004-3.39. Lisovskaya I.L., Shurkhina E.S., Nesterenko V.M., Rozenberg Y.M., Ataullakhanov F.I. Determination of the content of nonfilterable cells in erythrocyte suspensions as a function of the medium osmolality, Biorheology 1998; 35(2): 141-153. DOI: 10.1016/S0006-355X(99)80004-3.

Claims (27)

1. Способ включения в эритроциты, по меньшей мере, одного биологически активного компонента методом проточного гипоосмотического диализа, содержащий следующие стадии:1. A method for incorporating at least one biologically active component into erythrocytes by the method of flow hypoosmotic dialysis, comprising the following steps: - добавление, по меньшей мере, одного биологически активного компонента к суспензии сконцентрированных отмытых из цельной крови эритроцитов или к предварительно полученной эритромассе; - adding at least one biologically active component to a suspension of concentrated erythrocytes washed from whole blood or to a previously obtained erythromass; - лизис эритроцитов в присутствии, по меньшей мере, одного биологически активного компонента с помощью гипоосмотического проточного диализа;- lysis of erythrocytes in the presence of at least one biologically active component using hypoosmotic flow dialysis; - инкубация суспензии эритроцитов, лизированных в присутствии, по меньшей мере, одного биологически активного компонента, с гиперосмотическим раствором с образованием запечатанных эритроцитов-носителей, содержащих, по меньшей мере, один биологически активный компонент;- incubation of a suspension of erythrocytes, lysed in the presence of at least one biologically active component, with a hyperosmotic solution to form sealed carrier erythrocytes containing at least one biologically active component; - отмывание запечатанных эритроцитов-носителей, содержащих, по меньшей мере, один биологически активный компонент;- washing sealed erythrocyte carriers containing at least one biologically active component; - концентрирование с помощью диализатора запечатанных эритроцитов-носителей, содержащих, по меньшей мере, один биологически активный компонент;- concentration using dialyzer sealed erythrocyte carriers containing at least one biologically active component; - вымывание из диализатора оставшихся там запечатанных эритроцитов-носителей и добавление их к ранее полученным запечатанным эритроцитам-носителям, содержащим, по меньшей мере, один биологически активный компонент;- flushing out of the dialyzer the sealed carrier erythrocytes remaining there and adding them to previously obtained sealed carrier erythrocytes containing at least one biologically active component; при этом, стадию лизиса эритроцитов в присутствии, по меньшей мере, одного биологически активного компонента, проводят при поддержании постоянного трансмембранного давления в диализаторе 160-180 мм рт. ст. и давлении на входе во внутренний контур диализатора, не превышающем атмосферное более чем на 120 мм рт. ст., и поддержании температуры от +2°С до +10°С; отмывание эритроцитов осуществляют при комнатной температуре; концентрирование эритроцитов осуществляют при поддержании постоянного трансмембранного давления в диализаторе 90-120 мм рт. ст. с учетом измеряемых показателей давления во внешнем и внутреннем контурах диализатора и поддержании температуры от +2°С до +10°С; стадию запечатывания лизированных в присутствии биологически активного компонента или компонентов эритроцитов осуществляют при температуре от +25°С до +40°С; причем стадию концентрирования отмытых из цельной крови эритроцитов и стадию концентрирования запечатанных эритроцитов-носителей, содержащих, по меньшей мере, один биологически активный компонент, проводят до достижения величины гематокрита суспензии эритроцитов 75–80%. at the same time, the stage of erythrocyte lysis in the presence of at least one biologically active component is carried out while maintaining a constant transmembrane pressure in the dialyzer of 160-180 mm Hg. Art. and pressure at the inlet to the internal circuit of the dialyzer, not exceeding atmospheric by more than 120 mm Hg. Art., and maintaining the temperature from +2°C to +10°C; washing of erythrocytes is carried out at room temperature; the concentration of erythrocytes is carried out while maintaining a constant transmembrane pressure in the dialyzer 90-120 mm Hg. Art. taking into account the measured pressure indicators in the external and internal circuits of the dialyzer and maintaining the temperature from +2°С to +10°С; the stage of sealing lysed in the presence of a biologically active component or components of erythrocytes is carried out at a temperature of from +25°C to +40°C; moreover, the stage of concentration of erythrocytes washed from whole blood and the stage of concentration of sealed erythrocyte carriers containing at least one biologically active component are carried out until the hematocrit value of the erythrocyte suspension is 75–80%. 2. Способ по п.1, дополнительно включающий стадии отмывания эритроцитов из цельной крови и их последующего концентрирования, предшествующие стадии добавления, по меньшей мере, одного биологически активного компонента к суспензии сконцентрированных отмытых из цельной крови эритроцитов.2. The method according to claim 1, further comprising the steps of washing erythrocytes from whole blood and their subsequent concentration, preceding the steps of adding at least one biologically active component to a suspension of concentrated erythrocytes washed from whole blood. 3. Способ по п.1 или 2, в котором на стадии лизиса эритроцитов путем гипоосмотического диализа через внешний контур диализатора пропускают гипоосмотический раствор.3. The method according to claim 1 or 2, in which at the stage of lysis of erythrocytes by hypoosmotic dialysis, a hypoosmotic solution is passed through the external circuit of the dialyzer. 4. Способ по п.1 или 2, в котором на стадии лизиса эритроцитов путем гипоосмотического диализа через внутренний контур диализатора пропускают суспензию эритроцитов с, по меньшей мере, одним биологически активным компонентом. 4. The method according to claim 1 or 2, in which at the stage of erythrocyte lysis by hypoosmotic dialysis, a suspension of erythrocytes with at least one biologically active component is passed through the internal circuit of the dialyzer. 5. Способ по п.1 или 2, в котором на стадии лизиса эритроцитов поддерживают постоянное трансмембранное давление в диализаторе 170 мм рт. ст. 5. The method according to claim 1 or 2, in which at the stage of lysis of erythrocytes maintain a constant transmembrane pressure in the dialyzer 170 mm Hg. Art. 6. Способ по п.1 или 2, в котором на стадии концентрирования суспензии эритроцитов поддерживают постоянное трансмембранное давление в диализаторе 100 мм рт. ст.6. The method according to claim 1 or 2, in which at the stage of concentrating the suspension of erythrocytes maintain a constant transmembrane pressure in the dialyzer 100 mm Hg. Art. 7. Способ по п.1 или 2, в котором, по меньшей мере, один биологически активный компонент выбран из группы: 7. The method according to claim 1 or 2, in which at least one biologically active component is selected from the group: - белков, в том числе ферментов, пептидов, олигопептидов, полипептидов, аминокислот; или- proteins, including enzymes, peptides, oligopeptides, polypeptides, amino acids; or - нуклеиновых кислот, нуклеотидов, олигонуклеотидов, фосфатов нуклеотидов, аналогов нуклеозидов; или- nucleic acids, nucleotides, oligonucleotides, nucleotide phosphates, nucleoside analogs; or - противовирусных агентов, природных или синтетических иммуномодуляторов, веществ с антикарциногенной активностью; гормонов; нестероидных противовоспалительных агентов; аллостерических регуляторов гемоглобина, веществ, защищающих гемоглобин или эритроциты, простагландинов, лейкотриенов; цитокинов; антител, α-, β- или γ-интерферонов, глутатиона, токсинов; или - antiviral agents, natural or synthetic immunomodulators, substances with anticarcinogenic activity; hormones; non-steroidal anti-inflammatory agents; allosteric regulators of hemoglobin, substances that protect hemoglobin or erythrocytes, prostaglandins, leukotrienes; cytokines; antibodies, α-, β- or γ-interferons, glutathione, toxins; or - наночастиц, содержащих компоненты, имеющие фармакологическую или диагностическую значимость.- nanoparticles containing components of pharmacological or diagnostic significance. 8. Способ по п. 7, в котором включаемый фермент представляет собой аспарагиназу, или пары совместно включенных ферментов глутаматдегидрогеназы и аланинаминотрансферазы, или алкогольдегидрогеназы и ацетальдегиддегидрогеназы.8. The method of claim 7, wherein the included enzyme is asparaginase, or co-enzyme pairs of glutamate dehydrogenase and alanine aminotransferase, or alcohol dehydrogenase and acetaldehyde dehydrogenase. 9. Способ по п. 7, в котором аналог нуклеозида представляет собой 6-меркаптопурин, азатиопурин или флударабинфосфат.9. The method of claim 7, wherein the nucleoside analog is 6-mercaptopurine, azathiopurine, or fludarabine phosphate. 10. Способ по п. 7, в котором противовирусный агент представляет собой фосфорилированный азидотимидин или дидезоксицитозин.10. The method of claim 7 wherein the antiviral agent is a phosphorylated azidothymidine or dideoxycytosine. 11. Способ по п. 7, в котором природный или синтетический иммуномодулятор представляет собой производное мурамилдипептида.11. The method according to claim 7, wherein the natural or synthetic immunomodulator is a muramyl dipeptide derivative. 12. Способ по п. 7, в котором вещество с антикарциногенной активностью представляет собой метатрексат, винкристин, винбластин или антрациклиновый антибиотик.12. The method of claim 7, wherein the anticarcinogenic agent is methotrexate, vincristine, vinblastine, or an anthracycline antibiotic. 13. Способ по п. 7, в котором антрациклиновый антибиотик представляет собой доксорубицин, даунорубомицин или митоксантрон.13. The method of claim 7, wherein the anthracycline antibiotic is doxorubicin, daunorubomycin, or mitoxantrone. 14. Способ по п. 7, в котором гормон представляет собой кортикостероид или глюкокортикостероид.14. The method of claim 7 wherein the hormone is a corticosteroid or a glucocorticosteroid. 15. Способ по п. 7, в котором аллостерический регулятор гемоглобина представляет собой инозитолгексафосфат или пиридоксальфосфат.15. The method of claim 7 wherein the hemoglobin allosteric regulator is inositol hexaphosphate or pyridoxal phosphate. 16. Способ по п. 7, в котором вещество, защищающее гемоглобин или эритроциты, представляет собой криопротектор. 16. The method of claim 7 wherein the hemoglobin or erythrocyte protecting agent is a cryoprotectant.
RU2021130947A 2021-08-27 2021-10-22 Method for including biologically active components in erythrocytes by method of flow hypoosmotic dialysis RU2791817C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2022/050261 WO2023027613A1 (en) 2021-08-27 2022-08-24 Device and method for incorporating biologically active agents into red blood cells by continuous flow dialysis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2791817C1 true RU2791817C1 (en) 2023-03-13

Family

ID=

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5589389A (en) * 1991-07-03 1996-12-31 Fondation Nationale De Transfusion Sanguine Apparatus for causing medicinal products to penetrate into red blood cells
RU2595844C2 (en) * 2010-04-26 2016-08-27 Эридел С.П.А. Device and set for erythrocyte encapsulation of at least one compound for therapeutic and diagnostic application

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5589389A (en) * 1991-07-03 1996-12-31 Fondation Nationale De Transfusion Sanguine Apparatus for causing medicinal products to penetrate into red blood cells
RU2595844C2 (en) * 2010-04-26 2016-08-27 Эридел С.П.А. Device and set for erythrocyte encapsulation of at least one compound for therapeutic and diagnostic application

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БОРСАКОВА Д.В. и др. Способы повышения активности глутаматдегидрогеназы в эритроцитах-биореакторах для удаления аммония // Биологические мембраны. Т. 36. N 3. Год 2019. С. 192-206, весь документ. Mangani M., Rossi L., D’ascenzo M., Panzani I., Bigi L., Zanella A. Erythrocyte engineering for drug delivery and targeting. Biotechnol. Appl. Biochem. 1998; 28(1): 1-6. DOI: 10.1111/j.1470-8744.1998.tb00505.x., см. стр. 3, правый столбец. Makagonova A.S. и др. Development of a concentration unit for the automated system for incorporating L-asparaginase into human erythrocytes В сборнике: AIP Conference Proceedings. 2019. С. 020041. *
Колева Л.Д., Атауллаханов Ф.И., Синауридзе Е.И. Эритроцит как идеальный носитель для внутрисосудистой доставки лекарств // Вопросы гематологии/онкологии и иммунопатологии в педиатрии. 2020. Т. 19. N4. С. 234-242. Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е издание. Перечень данных [он-лайн] 2017 [найдено 2022.07.20] - найдено в Интернете: URL: https://web.archive.org/web/20170711032150/https://xn--90aw5c.xn--c1avg/index.php/%D0%91%D0%98%D0%9E%D0%9B%D0%9E%D0%93%D0%98%D0%A7%D0%95%D0%A1%D0%9A%D0%98_%D0%90%D0%9A%D0%A2%D0%98%D0%92%D0%9D%D0%AB%D0%95_%D0%92%D0%95%D0%A9%D0%95%D0%A1%D0%A2%D0%92%D0%90. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6139836A (en) Method of encapsulating biologically active agents within erythrocytes, and apparatus therefor
AU2005270977B2 (en) Lysis/resealing process and device for incorporating an active ingredient in erythrocytes
EP0101341B1 (en) Process and device for the encapsulation in erythrocytes of at least one biologically active substance, in particular hemoglobin allosteric effectors, and erythrocytes so obtained
KR101431650B1 (en) Erythrocytes containing arginine deiminase
US4955857A (en) Multi-enzyme bioreactor therapy for cancer
EP2563343B1 (en) Apparatus and kit for encapsulating at least one compound for therapeutic and/or diagnostic use in erythrocytes
RU2670070C2 (en) Process for preparation of erythrocytes loaded with one or more substances of pharmaceutical interest and so obtained erythrocytes
Ravilla et al. Erythrocytes as carrier for drugs, enzymes and peptides
RU2791817C1 (en) Method for including biologically active components in erythrocytes by method of flow hypoosmotic dialysis
WO2023027613A1 (en) Device and method for incorporating biologically active agents into red blood cells by continuous flow dialysis
RU2772209C1 (en) Device for the inclusion of biologically active components in red blood cells by the continuous flow dialysis method
Jain et al. Erythrocytes as drug delivery system: a boon to cure
Warule et al. Loaded erythrocyte: a review article
Garg et al. Resealed erythrocytes: Towards a novel approach for anticancer therapy
WO2011135431A1 (en) Method for introducing at least one compound within erythrocytes for therapeutical and/or diagnostic use
SU1718955A1 (en) Method for including water soluble drugs into erythrocytary phantoms
Gupta Resealed erythrocytes: carrier for smart drug delivery
Bagade et al. STUDY OF INCONGRUENT UPSHOT OF ERYTHROCYTE & ITS RELEVANCES
Patil et al. RESEALED ERYTHROCYTES: A NOVEL APPROACH FOR DRUG TARGETING