Chemia BNCT

BORON NEUTRON CAPTURE THERAPY | TERAPIA BOROWO-NEUTRONOWA

CHEMIA BNCT CZYLI O ZWIĄZKACH BORU

Nośniki dostarczające bor do organizmu muszą charakteryzować się niską toksycznością i selektywnością gromadzenia w tkankach nowotworowych.

Pierwszymi związkami boru wykorzystywanymi w BNCT były BSH (di-sodium undecahydro-mercapto-closo-dodecacarborate Na2B12H11SH), i BPA (p-boronphenylalanine C9H12BNO4) schematycznie przedstawione na rys. 2. Oba związki wykorzystują różne mechanizmy dostarczania boru do komórek nowotworowych.

BSH działa na zasadzie pasywnej dyfuzji z krwi do komórek nowotworowych w mózgu. Bariera krew-mózg (ang. blood brain barier – BBB) jest zakłócana przez komórki nowotworowe, dzięki czemu dyfuzja z krwi do komórek patologicznych jest możliwa. Jednocześnie BSH nie może wniknąć do komórek zdrowych, gdzie bariera jest nienaruszona. Badania wykazały, że BSH może wniknąć selektywnie do komórek mózgu jeśli stosunek nowotwór/krew wynosi od 1:1 do 2:1,6 [2].

BPA jest aminokwasem z dołączonym atomem boru, stanowiącym biomolekułę i podlegającym aktywnemu wychwytowi przez komórki nowotworowe. Komórki patologiczne wykazują zwiększony transport membranowy aminokwasów, ze względu na swój gwałtowny wzrost i podziały. Większy niż komórki zdrowe. Badania wykazały, że koncentracja BPA w komórkach zdrowych, w porównaniu do komórek krwi i innych zdrowych tkanek jest 2–4 razy wyższa.

Niestety, ani BPA, ani BSH, nie wnikało do komórek nowotworowych w sposób jednorodny, dlatego rozkład koncentracji boru nie był jednolity, a zatem dostarczana dawka również. Oznacza to, że istnieje część komórek nowotworowych, które po przeprowadzeniu terapii pozostaną nieuszkodzone i zdolne do dalszych podziałów. Nie należy również lekceważyć pewnej koncentracji związków, pozostającej w zdrowych tkankach i komórkach krwi. Maksymalna ilość BPA czy BSH musi podlegać limitowi dawki dopuszczalnej dla zdrowych tkanek. Aby poprawić powyższe niedoskonałości próbowano m.in. równoczesnego dostarczania BSH i BPA, opierając się na ich odmiennych mechanizmy przenikania. Liczono, że w miejscu gdzie transport pasywny będzie nieefektywny nastąpi wychwyt aktywny, dzięki czemu koncentracja boru ustali się na jednakowym poziomie. Niestety, nie osiągnięto zadowalających rezultatów.

Lepsze efekty uzyskano stosując liposomy ładowane borem (liposome-loaded bor) i borowane porfiryny. Liposomy są stosowane jako nośniki nie tylko w terapii nowotworowe. Wykorzystuje się ich biokompatybilność (zbudowane z takich samych składników jak błony komórek organizmu), a więc także niską toksyczność. Dobierając odpowiednio rozmiar liposomu, można zapewnić przechodzenie przez ściany naczyń krwionośnych w szczególnych miejscach. W przypadku występowania stanu zapalnego, ściany naczyń mają spore przestrzenie między komórkami i liposomy mogą opuścić naczynie krwionośne i skoncentrować się tam, gdzie taki stan występuje. Ponieważ normalne ściany naczyń są słabo przepuszczalne, liposomy nie wychodzą z krwiobiegu tak długo, aż nie trafią tam, gdzie są potrzebne: w okolicy stanu zapalnego, spowodowanego przez infekcję bakteryjną, wirusową lub proces nowotworowy. Dzięki temu liposomy przenoszące bor kumulują się w obrębie guza nowotworowego. Jest to tzw. bierna akumulacja liposomów.

Porfiryny należą do grupy aromatycznych związków tetrapirolowych, z których niektóre występują naturalnie w roślinach i zwierzętach (np. chlorofil i hem). Porfiryny wykazują

wykazują duże powinowactwo do tkanek nowotworowych, niską cytotoksycznością i łatwość syntezy dużej ilości boru. Jako nośniki są wykorzystywane również przy terapii fotodynamicznej (PDT).

[1] Floberg J., The physics of boron neutron capture therapy: an emerging and innovative treatment for glioblastoma and melanoma, http://digitalcommons.carleton.edu/pacp/8

[2] J. A. Coderre, J. C. Turcotte, K. J. Riley et al., Technology in Cancer Research & Treatment 2 (5), 355 (2003).

Struktura chemiczna BPA oraz BSH i CuTCPH oraz liposom z borem [Rolf F. Barth et al., Neurosurgery 44 (3), 433 (1999)].

Neutron capture reaction of 10B (A) and currently available boron delivery agents: boronophenylalanine p-dihydroxyboryl-phenylalanine (BPA, B) and borocaptate sodium sulfhydryl borane Na2B12H11SH (BSH, C). Źródło:http://www.thetcr.org/

źródło: www.com-info.org