Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Введение. Патентные исследования являются неотъемлемой частью разработки новых лекарственных препаратов, преодолевающих долгий и трудный путь от вещества с установленной биологической активностью до препарата с утвержденной фармакопейной статьей. По данным, опубликованным в 2017 году, в Западной Европе из 20000 веществ с обнаруженной биологической активностью, потенциально применимых в медицине, только 250 доходят до доклинических исследований, 5 – до клинических, из которых только одно получает одобрение для применения [1]. Растения являются источником различных веществ, на основе которых уже разработаны многочисленные лекарственные средства и могут быть созданы новые. В онкологии применяется ряд химиопрепаратов, полученных из растений, например противоопухолевые антибиотики: актиномицин D, антрациклины (доксорубицин, эпирубицин, даунорубицин), ингибиторы митоза (митомицин С, блеомицин, колхицин, колхамин, винкристин, винбластин, таксол), ингибиторы топоизомеразы (камптотецин) [2]. Поиск в этом направлении продолжается, и новые разработки пополняют число патентов и фармацевтических продуктов [3].

Целью исследования явился анализ патентной информации о научно-медицинских достижениях последних 20 лет для обоснования выбора и оценки натуральных и синтетических вторичных метаболитов растений, на основе которых могут быть разработаны новые продукты с противоопухолевым эффектом, что позволит в перспективе усовершенствовать подходы к лечению злокачественных опухолей путем применения веществ растительного происхождения в моно- и комплексной терапии.

Материалы и методы исследования. Объектом исследования явились патентные разработки по вторичным метаболитам растений (ВМР) и их композициям, обладающим противоопухолевыми свойствами, в качестве продуктов, перспективных для использования в комплексном лечении злокачественных опухолей, на моделях in vitro и in vivo, а также в клинике. Поиск и отбор известных технических решений осуществлялся по мировым патентно-информационным ресурсам сети Интернет. Всемирная организация интеллектуальной собственности (ВОИС) обеспечила бесплатный доступ к своим патентным базам данных. Глубина поиска источников патентной информации составила 20 лет. Поиск патентов проводился в отношении ведущих стран мира: Российской Федерации, США, Японии, Китая, Великобритании, стран Европейского союза. Поиск имеющихся патентов на изобретения (вещества, способы) осуществлялся в соответствии с Международной патентной классификацией (МПК): A61K; A61K36/9066; A61K 31/404; A61K31/4375; A61K31/4453; A61K31/47; A61K31/498; A61K 31/5375; A61K36/28; A61K36/71; A61P; A61P31/00; A61P35/00; A61P35/04; A61P43/00; C07D; C07D455/00; C07D209/00.

Для поиска использовались следующие источники информации:

1. Базы данных ФИПС, Роспатента в сети Интернет (http://www.fips.ru, www.rupto.ru).

2. Базы данных Европейского патентного ведомства в сети Интернет (http://ep. espacenet.сom).

3. Базы данных Евразийского патентного ведомства в сети Интернет (www.eapo.org), ЕврАзийская ПАТентная - Информационная Система (ЕАПАТИС), EurAsianPATentInformationSystem (EAPATIS).

4. Описания изобретений к патентам.

Результаты исследования и их обсуждение. При проведении поиска объектов промышленной собственности за период с 2004 по 2024 г. было найдено около 800 релевантных патентных документов, просмотрено 600 патентов и заявок, отобрано для последующего анализа 28.

Определены ведущие организации Российской Федерации в области данных разработок: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт общей и экспериментальной биологии Сибирского отделения Российской академии наук» (ИОЭБ СО РАН) (RU), Закрытое акционерное общество «СКАЙ ЛТД» (RU), Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук (НИОХ СО РАН) (RU), Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский университет дружбы народов» (РУДН) (RU) и др. Выявлены фирмы развитых стран мира: КНР (ПЕРФЕКТ (ЧАЙНА) КО. ЛТД (CN), ЧАНЧЖОУ ДЕЦЕ МЕДИКЛ САЙЭНС КО. ЛТД (CN), ДЕРМАН БАЙОМЕДИСИН КО. ЛТД. (CN); Италия (ИНДЕНА С.П.А. (IT); Германия (АКВАНОВА АГ (DE); США (ЮНИВЕРСИТИ ОФ НОРС ТЕХАС ХЭЛС САЕНС СЕНТЕР ЭТ ФОРТ ВОРС (US), НЬЮ ЧЕПТЕР, ИНК. (US), ДЖИЛИД САЙЭНС, ИНК. (US) и др. Проведенный анализ показал, что из 28 патентов 22 запатентованы в России, причем преимущественно фирмами стран Европы, Азии и США, а остальные 6 являются Евразийскими патентами и заявками.

Основными тенденциями развития и задачами, решаемыми в данной области, являются:

- разработка способов повышения выхода ВМР из растительного сырья и повышения их растворимости и биодоступности, а также составление композиций;

- разработка новых композиций природных ВМР и их синтетических аналогов для коррекции метаболизма;

- разработка новых композиций ВМР с противовоспалительным и иммуномодулирующим действием;

- разработка новых композиций ВМР для снижения нежелательных явлений при проведении лечения онкологических больных;

- разработка композиций природных ВМР и их синтетических аналогов с противоопухолевым действием.

В таблице представлено количество патентов из отобранных 28, в которых ставятся и решаются соответствующие задачи.

Патенты, направленные на решение задач в области поиска вторичных метаболитов растений с противоопухолевой активностью

Как видно из таблицы, большинство патентных разработок направлено на решение одновременно нескольких задач, одна из которых предопределяет решение следующих в рамках того же патента. Так, наибольшее число из них (n=26) посвящено разработке композиций с высоким содержанием ВМР, в частности полифенола куркумина [4-6]. Кроме того, внимание авторов привлекает алкалоид берберин [7], а также повышение растворимости и биодоступности этих и других ВМР и содержащих их композиций, но только в части патентов приведен результат исследования биологического действия предлагаемых средств. Эффект ВМР, как и других экзогенных биологически активных веществ и/или лекарственных препаратов, несомненно, зависит от их концентрации и биодоступности. Однако, поскольку эти разработки выполнены в основном специалистами в области химии и фармацевтики, из 26 патентов только в 7 описано какое-либо действие на культуры клеток, организм человека или животных как следствие предложенных химических модификаций и/или способов экстракции. Подтверждение повышения биодоступности композиций ВМР в экспериментах на животных приведено в двух патентах [8; 9]. В четырех патентах показаны результаты in vitro, свидетельствующие о безвредности ВМР и их композиций для нормальных клеток, но не демонстрируется действие на опухолевые клетки [10; 11]. Например, композиция, предназначенная для лечения заболеваний предстательной железы и по одному из вариантов содержащая куркумин, исследована авторами при действии на нормальные эпителиальные клетки простаты, а не опухолевые, что не позволяет судить о ее влиянии на рост злокачественной опухоли [12].

Среди отобранных патентов ВМР представлены в разных лекарственных формах: в двух описана пероральная форма куркумина [13; 14]; в одном - инъекционная форма берберина [15]. Запатентованы также лекарственные формы берберина для местного применения в виде спреев, гелей, мазей, для которых клинически показана эффективность, безопасность и хорошая переносимость при лечении кожных заболеваний (розацеа, акне, контактный дерматит, себорейный дерматит, фотодерматит, розацеаподобный дерматит, индуцированный стероидами, и акнеформный дерматит [16], а также нежелательных кожных явлений, возникающих при применении таргетных препаратов (ингибиторов MEK, HER2, mTOR, EGFR) у онкологических больных [17].

Канцерогенез и опухолевый рост являются системными процессами, на которые влияют воспалительные заболевания, состояние иммунной системы, состав и функциональная активность микробиоты, метаболизм и пр. Поэтому авторы рассматривают патенты, в которых описано нормализующее влияние ВМР на метаболизм углеводов и липидов [18; 19], а также антибактериальное действие как потенциально противоопухолевое, опосредованное через эти системы.

Получение ВМР и их композиций с противовоспалительным и иммуномодулирующим действием включает патенты, которые авторы также относят к тем, в которых рассматривается опосредованное противоопухолевое действие (табл.). Несмотря на широко представленные в литературе данные об этих видах активности различных растительных продуктов, только 8 из них прошли клинические испытания и представлены на рынке фармпрепаратов как иммуномодуляторы – среди них 6 иммунодепрессантов (ресвератрол, колхицин, каспаицин, кверцетин, эпигаллокатехин-3-галлат, андрографолид), 2 иммуностимулятора (куркумин, генистеин) [20]. Кроме того, из препаратов на основе ВМР в России представлены Берберин бисульфат как желчегонное средство, Куркумин как противовоспалительное средство и корректор липидного метаболизма. Оба они входят в состав различных БАД, а в качестве препаратов применяются в восточной медицине. Часть из запатентованных композиций, демонстрирующих противовоспалительное и иммуномодулирующее действие ВМР, применена в клинике и показала эффект, хотя и не на онкологических больных: заявлено эффективное применение при болевом синдроме [21], в частности связанном с ревматоидным артритом [22; 23].

Как видно из таблицы, во многих из приведенных патентов разработка композиций с повышенной биодоступностью ВМР включена как составная часть в получение композиций с опосредованным или прямым противоопухолевым действием, которые являются ее логическим продолжением или рассматриваются как доказательство эффективности и часто представлены одними и теми же авторами или учреждениями.

Среди семи патентов и заявок, описывающих индукцию прямого противоопухолевого действия под влиянием растительных компонентов, одна заявка касается экстракта белокопытника, остальные шесть – композиций, включающих куркумин, в чистом виде, в комплексе с иммуномодуляторами или химиопрепаратами, а также с различными растительными компонентами, которые и являются, судя по описаниям патентов, основными заявляемыми субстанциями, выделенными из таволги обыкновенной и аконита джунгарского. В 5 из этих 7 приводятся результаты не только культуральных, но и экспериментальных исследований in vivo влияния различных веществ и композиций на опухолевый рост с применением животных, в основном CDX-моделей.

Экстракт белокопытника авторы предлагают использовать в комбинации с экстрактами других растений (Cimicifugaracemose), а также с химиопрепаратами [24]. Несмотря на то, что авторы указывают на экстракт белокопытника в качестве лечебного средства при многих вариантах злокачественных новообразований, в описании патента они приводят только результаты, полученные на постоянных 2D-культурах опухолевых клеток трех линий, что не представляется возможным экстраполировать на клинический эффект, а является только первым шагом к исследованию противоопухолевой активности изучаемых соединений. Тем не менее авторы указывают на возможность применения предлагаемого технического решения для лечения широкого спектра онкологических заболеваний как в монорежиме, так и совместно с другими методами противоопухолевой терапии. Преимущественное внимание в данной заявке уделено методам экстракции активных веществ из растений.

В другом патенте получена композиция фитонутриентов для пероральной доставки, проявляющая противоопухолевую активность в эксперименте на мышах с опухолью мочевого пузыря, трансплантированной из клеточной линии [25]. Данная композиция включает хотя бы один из фитонутриентов: эпигаллокатехин-3-галлат, дииндолилметан, гинестеин, ресвератрол, куркумин, и солюбилизатор - привитый сополимер поливинилкапролактам/поливинилацетат/полиэтиленгликоль со средней молекулярной массой 90000-140000 г/моль при массовом соотношении по меньшей мере одного фитонутриента и солюбилизатора от 1:5 до 1:1. После растворения солюбилизатора и фитонутриента в органическом растворителе с последующим нагреванием смеси либо сухого смешивания порошков солюбилизатора и фитонутриента композиции являются стабильными и имеют высокую биодоступность.

В Евразийской заявке [26] предложены комбинации алкалоида барвинка или его соли, поскольку на основе одного из алкалоидов барвинка получен препарат винкристин, применяющийся в химиотерапии злокачественных опухолей в качестве ингибитора митоза и широко использующийся в стандартах терапии CHOP (циклофосфамид, доксорубицин, винкристин и преднизолон) или R-CHOP (CHOP в комбинации с ритуксимабом). Показан эффект предложенной комбинации на линиях опухолевых клеток in vitro и CDX-модели диффузной В-крупноклеточной лимфомы in vivo. По одному из вариантов композиция содержит куркумин, однако данных о ее противоопухолевом действии в описании не приведено, вследствие чего неясно, что он добавляет к действию алкалоидов барвинка. Заявлен эффект композиции при клиническом применении у больных лейкозами, лимфомами, солидными опухолями (рак поджелудочной железы, рак легкого, колоректальный рак, рак яичников, рак молочной железы, рак пищевода, аденокарцинома, гепатоцеллюлярный рак).

Две Евразийские заявки предлагают применение разработанных в них композиций экстракта таволги обыкновенной [27] и артишока настоящего [28] в качестве ингибиторов транскрипционного фактора STAT3, который играет ключевую роль во многих патологических процессах. В первой из этих заявок одна из композиций содержит куркумин, который, как и ряд других веществ (комплексы платины, этанол, салицилат натрия, ретиноевая кислота, атипримод, PS-341 и статины), включая ВМР (ресвератрол, кукурбитацин, пикеатаннол, партенолид, флавопиридол, магнолол и эпигаллокатехин-3-галлат), способен ингибировать STAT3-сигнальный путь, играющий важную роль в пролиферации клеток, включая злокачественные. Куркумин, кроме того, продемонстрировал эффект ингибирования JAK2, Src, Erb2 и EGFR, которые принимают участие в активации STAT3, а также отрицательной модуляции (супрессии) экспрессии Bcl-xL, циклина Dl, VEGF и TNF, экспрессию которых регулирует STAT3. В обеих заявках противоопухолевое действие подтверждено на линиях опухолевых клеток in vitro и на CDX-модели мезотелиомы in vivo. Противоопухолевое действие композиций при других опухолях обосновано представленными молекулярными исследованиями действия ВМР на транскрипционные факторы и сигнальные пути, контролирующие пролиферацию.

В патенте [29] предложен способ профилактики канцерогенного действия in vivo у экспериментальных животных, включающий подкожное введение метилнитрозомочевины в сочетании с антиканцерогеном (куркумином), который начинают вводить с первого дня эксперимента с кормом одновременно с метилнитрозомочевиной; выявлено ингибирующее влияние на индуцированный канцерогенез молочной железы, что проявилось в статистически достоверном снижении частоты и увеличении сроков возникновения новообразований, а также в повышении продолжительности жизни животных подопытных групп.

В Евразийском патенте [30] содержится положительный опыт клинического применения предложенных растительных компонентов в комбинации с иммунотерапией. Авторами выполнялось введение в организм пациента препарата на основе аконита джунгарского в течение всего курса лечения, разделенного на три этапа, длительность каждого из которых составляет 20 дней: на первом этапе препарат вводят в постоянно увеличивающихся дозах от 20 до 400 мкл, на втором этапе продолжают прием препарата в дозах 400 мкл и дополнительно вводят в организм пациента высокомолекулярный регуляторный белок семейства трансформирующих факторов роста (TGF-β), а на третьем этапе продолжают прием препарата на основе аконита джунгарского, постоянно уменьшая его дозу от 400 до 20 мкл. В начале первого и в конце третьего этапа лечения в организм пациента вводят иммуномодулятор, активирующий противоопухолевую и противовирусную активность иммунной системы, при этом в течение курса лечения в организм пациента дополнительно вводят фитопрепараты, в качестве которых используют мочегонные и желчегонные сборы, антидепрессанты, противопаразитарные сборы лекарственных растений и/или препаратов. Приведенные клинические примеры демонстрируют, что способ может быть использован для лечения рака мочевого пузыря, шейки матки, лейомиосаркомы, тератобластомы. В патенте предложено несколько композиций, в один из вариантов включен экстракт корневищ куркумы длинной. Однако основным противоопухолевым действующим веществом, как заявлено во всех пунктах формулы изобретения, является высокомолекулярный регуляторный белок семейства трансформирующих факторов роста (TGF-β), природа которого из текста описания неясна (возможно, антитела), а растительные компоненты предложены в качестве поддерживающего лечения, предотвращающего нежелательные явления.

Найдены два патента, в которых куркумин предлагается использовать в составе сложных систем для направленной доставки; в одном из них приводятся клинические результаты [31]. Данная разработка включает композиции и способы получения активированной полимерной наночастицы для целенаправленной доставки лекарственного средства (куркумина). Наночастица включает биосовместимый полимер и амфифильное стабилизирующее средство, нековалентно связанное с линкером, который включает по меньшей мере один электрофил, избирательно реагирующий с любым нуклеофилом на нацеливающем средстве, и размещает его на внешней поверхности биоразлагаемой нанооболочки, а активное средство загружают в нанооболочку. Биосовместимый полимер включает один или несколько сложных полиэфиров, выбранных из группы, содержащей полимолочную кислоту, полигликолевую кислоту, сополимер молочной и гликолевой кислот и их комбинации, а амфифильное стабилизирующее средство включает полиол. Техническое решение обеспечивает доставку терапевтического средства к месту действия, как показано на примере сосудов опухоли при раке предстательной железы.

В другом патенте [32] разработаны монолитные фармацевтические композиции с отсроченным высвобождением, специфичным к толстой кишке, для лечения кишечных расстройств воспалительного, иммунологического и/или системного происхождения; они содержат ядро из гидроксипропилметилцеллюлозы, где диспергирован куркумин; гастрорезистентное покрытие ядра, где массовое соотношение куркумина к гидроксипропилметилцеллюлозе составляет 3:1/2:1. Изобретение обеспечивает специфичное к толстой кишке медленное высвобождение куркумина, однако не описан, хотя и потенциально предполагается его возможный эффект при колоректальном и других видах рака.

Таким образом, вторичные метаболиты растений и их разнообразные композиции являются объектом многочисленных патентных разработок как в стране, так и за рубежом. Отбирая среди них имеющие противоопухолевую направленность, авторы обратили внимание на преимущественно комплексный подход к созданию композиций, содержащих ВМР. Однако при таком подходе, включающем различные вещества растительного происхождения, химио- и иммунопрепараты, сложно подобрать соответствующие контрольные группы и убедительно доказать, что эффект связан именно с предлагаемыми компонентами; это может приводить к ряду допущений, наблюдаемых в некоторых патентах. Например, указывается на противоопухолевую активность соли берберина на основании того, что она стимулирует действие сжигателя жира, получившего громкое рекламное название «LifeExtension». В ряде патентов прослеживается связь между противоопухолевым эффектом композиций и их противовоспалительным действием, а также коррекцией метаболических процессов и состояния иммунной системы, что является логичным, учитывая сложившиеся в современной науке представления, но трудно доказуемым в рамках одного патента. Ни в одном патенте не приводится результатов оценки противоопухолевого действия предлагаемых композиций на PDX-моделях опухолей.

Заключение. Анализ патентной литературы показал, что большая часть охраноспособных разработок последних 20 лет направлена на повышение биодоступности различных ВМР, среди которых особенно часто рассматриваются берберин и куркумин, а также содержащие их композиции. Получение ВМР с высокой биодоступностью путем выделения их из растительного сырья или путем химического синтеза, а также оценка противоопухолевого действия ВМР на культуральных и животных моделях положены в основу многих патентных разработок новых веществ и способов их применения в качестве противоопухолевых. Проведенный поиск и анализ патентной документации позволил выбрать оптимальные направления дальнейших собственных исследований в рамках выполняемого государственного задания, обосновать пути повышения противоопухолевого эффекта вторичных метаболитов растений и их синтетических производных.