ESTUDIOS DE BIODISTRIBUCION DE COMPUESTOS BORADOS EN UN MODELO DE METASTASIS HEPATICA PARA ESTUDIOS DE CAPTURA NEUTRONICA EN BORO (BNCT)

Transcripción

1 ESTUDIOS BIODISTRIBUCION COMPUESTOS BORADOS EN UN MOLO METASTASIS HEPATICA PARA ESTUDIOS CAPTURA NEUTRONICA EN BORO (BNCT) Garabalio M. A. 1, Moti Hughes A. 1, Moliari A.J. 1, Heber E.M. 1, Pozzi E.C.C. 1,2, Colombo L.L. 3, Cardoso J.E. 3, Nievas S. 4, Nigg D.W. 5, Aromado R.F. 6, Itoiz M.E. 1,6, Trivilli V.A. 1, Schwit A.E. 1 1 Dpto. Radiobiología, GAATEN; 2 Gerecia de Reactores de Producció e Ivestigació, GAATEN, CNEA; 3 Istituto de Ocología Agel H. Roffo; 4 Dept. Química, GASNyA, CNEA; 5 Idaho Natioal Lab., EE.UU.; 6 FOUBA garabalio@cea.gov.ar, schwit@cea.gov.ar Itroducció y objetivos La Terapia por Captura Neutróica e Boro (BNCT) es ua terapia biaria que se basa e la reacció de captura que se produce etre el boro trasportado por u agete portador que se deposita selectivamete e el tumor y los eutroes térmicos, geerado partículas letales de corto alcace que daña el tumor, preservado el tejido ormal (Coderre y Morris, 1999). E estudios previos demostramos la eficacia terapéutica de diferetes protocolos de BNCT e el cácer oral e u modelo experimetal e hamster (Kreima et al., 2001; Trivilli et al., 2004; Trivilli et al., 2006; Pozzi et al., 2009). Más recietemete hicimos estudios experimetales e hígado ormal de rata que mostraro la factibilidad de tratar por BNCT las metástasis hepáticas empleado u uevo protocolo de BNCT basado e BNCT ex situ y autotrasplate parcial de hígado propuesto por JEC (Cardoso et al., 2007). Se puso a puto u modelo de metástasis hepáticas experimetales localizadas de tumor de colo e ratas BDIX para estudios preclíicos de Terapia por Captura Neutróica e Boro (BNCT). El objetivo del presete trabajo fue realizar estudios de biodistribució e este modelo experimetal de metástasis hepáticas co los compuestos borados borofeilalaia (BPA) y GB- 10 (Na 10 2 B 10 H 10 ) admiistrados e forma idividual o cojuta, empleado distitas dosis, vías de admiistració y tiempos post-admiistració para determiar los protocolos co mayor potecial terapéutico para realizar estudios de BNCT i vivo e el Reactor Nuclear RA-3. Materiales y Métodos Se emplearo u total de 70 ratas BDIX (Charles River Lab., MA, EE.UU.) ioculadas e el hígado co células sigeeicas de cácer de colo DH/DK12/TRb (ECACC, Reio Uido) para geerar ódulos metastáticos hepáticos subcapsulares. Quice días post-ioculació se emplearo los aimales para estudios de biodistribució. Se evaluaro u total de 11 protocolos (cosigados e la Tabla 1), empleado dos compuestos borados, BPA (Borofeilalaia) y GB-10 (Na 10 2 B 10 H 10 ), solos ó combiados e diferetes cocetracioes, usado distitas dosis,

2 vías de admiistració y tiempos post-admiistració. Se procesaro muestras de tumor, tejidos ormales (riñó, bazo, piel, pulmó, legua, médula ósea, estómago, itestio, hígado ormal) y sagre por digestió ácida para medició de boro por Espectroscopía de Emisió Atómica por Plasma Iductivo (ICP-OES). Se evaluaro los protocolos de biodistribució e fució de diversos parámetros que resulta relevates para los estudios de BNCT i vivo: cocetració absoluta de boro e tumor, relació de cocetració de boro tumor/hígado ormal y tumor/sagre, y la cocetració de boro e los tejidos ormales, particularmete e el riñó que resulta limitate de dosis ya que se ecuetra cercao a la zoa expuesta y cocetra catidades importates de compuesto borado. Resultados La Tabla 1 muestra los valores de [ 10 B] e ppm correspodietes a los 11 protocolos evaluados para sagre, tumor y los tejidos ormales co mayor relevacia clíica. Asimismo, se cosiga las relacioes de cocetració de boro tumor/tejido ormal y tumor/sagre. E todos los casos el tiempo post-admiistració de los compuestos borados fue de 3 horas. La selecció de este tiempo post-admiistració se basó e estudios de biodistribució prelimiares que sugiriero que este tiempo era el más adecuado para estos compuestos e térmios de lograr ua alta cocetració absoluta de boro e tumor y relacioes terapéuticamete útiles etre tumor y tejido ormal y tumor y sagre (Heber et al., 2004). Los protocolos co mayor potecial terapéutico sería: BPA 15.5 mg 10 B/kg iv + GB mg 10 B/kg iv; BPA 46.5 mg 10 B/kg ip; BPA 46.5 mg 10 B/kg ip + iv; BPA 46.5 mg 10 B/kg ip + GB mg 10 B/kg iv; 10 B/kg ip; 10 B/kg iv + ip; 10 B/kg ip + GB mg 10 B/kg iv. Estos protocolos sería terapéuticamete útiles para BNCT e térmios de cocetració absoluta de boro e tumor (>18 ppm) y selectividad (relació tumor/hígado ormal >1). E todos los casos los valores absolutos de boro e riñó sugiere la coveiecia de optimizar el blidaje del órgao. Los valores de cocetració de boro presete e el líquido itraperitoeal e los casos de BPA admiistrado por ésta vía, preseta gra dispersió pero sugiere la coveiecia de realizar u lavado de la cavidad peritoeal para elimiar los restos de boro e la cavidad peritoeal que pudiera elevar la dosis de la compoete boro de BNCT e tejidos ormales. Este efecto sería particularmete otorio e el tejido itestial ya que las poteciales reaccioes de captura e el boro presete e la cavidad itraperitoeal afectaría su úica capa de células. Los protocolos que combia los compuestos borados BPA y GB-10 sería potecialmete útiles ya que combiaría los mecaismos de acció de targetig celular y vascular respectivamete (Trivilli et al., 2006).

3 Coclusioes Los valores de boro e tumor y e tejidos ormales limitates de dosis e el modelo de metástasis hepática idica que se podría alcazar dosis terapéuticas e tumor si daño sigificativo al tejido ormal e la facilidad térmica desarrollada e el RA-3. Tabla 1: Cocetració de B e ppm (Media ± ). ip: itraperitoeal, iv: itraveoso, split: iyecció itraveosa e dos fraccioes + GB mg +iv + GB mg Tejido x x x x x x Sagre 7,0 1,1 5 6,6 1,0 5 25,8 6,3 5 16,5 3, ,0 3,8 8 20,4 8,6 7 Bazo 10,8 2,6 5 9,2 2,4 5 16,4 3,8 5 20,1 8, ,0 6,1 7 28,6 9,4 7 Riñó 23,6 5,3 6 25,8 4,2 6 53,7 14,0 6 69,0 32, ,1 22, ,9 38,7 7 Piel 7,2 1,9 5 10,3 2 26,4 19,4 3 15,8 9,8 9 15,7 5,2 6 31,1 16,9 6 Pulmó 5,8 1,9 5 6,1 1,7 5 18,5 5,3 4 12,2 7,2 9 15,6 5,4 8 20,8 5,3 6 Legua 9,4 2,8 5 8,5 2,1 5 16,3 2,4 5 17,8 10,8 9 19,6 8,3 8 25,3 8,8 7 Médula 3,3 0,8 5 2,3 0,9 3 2,7 1,0 4 5,5 2,4 8 6,4 1,0 5 6,6 3,1 4 Líq. Itraperit. 8,3 1 45,2 31,7 9 59,9 14, ,7 62,6 6 Estómago 5,0 1 17,6 2 18,7 11, ,2 10,3 8 27,0 8,4 7 Itestio 4,8 1 14,4 2,7 3 15,1 8, ,7 5,1 7 24,8 5,9 7 Hígado Normal 10,7 7,1 6 7,0 2,0 6 13,6 2,5 6 15,1 6, ,4 5,2 8 25,0 9,8 7 Metástasis 13,6 3, ,4 1, ,6 6, ,5 10, ,5 10, ,2 13,4 17 x x x x x x M/HN 2,0 0,5 1,5 0,2 1,7 0,8 2,3 0,9 1,8 0,3 1,4 0,2 M/S 2,0 0,5 1,6 0,3 1,0 0,4 1,9 0,4 2,1 0,5 1,6 0,9 STD STD STD +ip (split) + GB-10 34,5 mg GB mg Tejido x x x x x Sagre 11,4 1,2 5 11,0 2,6 5 9,8 1,8 6 27,6 9,7 6 15,8 2,9 5 Bazo 17,6 2,9 5 16,1 7,6 5 10,4 2,0 5 31,6 9,9 6 8,7 1,8 5 Riñó 45,1 10,3 5 80,9 27,0 5 35,5 9, ,5 25,0 6 19,1 4,2 5 Piel 21,6 15,3 5 16,6 10,9 4 7,5 2,1 4 28,7 13,1 6 15,4 6,5 4 Pulmó 10,3 1,6 5 9,1 5,1 5 7,0 2,5 4 28,3 5,6 6 10,3 2,4 5 Legua 14,7 2,5 5 14,8 6,7 5 11,2 2,2 5 27,0 9,6 6 7,0 1,6 5 Médula 8,0 5,8 4 8,2 6,4 4 2,0 0,7 4 4,7 2,0 5 0,6 1 Líq. Itraperit. 25,6 19,1 4 60,3 18,4 4 73,0 40,2 5 Estómago 13,7 1,5 3 13,0 2 10,9 2,0 5 20,7 4,8 3 5,6 0,9 5 Itestio 14,2 1,9 3 12,5 2 11,9 2,8 5 16,4 7,4 3 5,0 2,3 5 Hígado Normal 11,2 1,9 5 13,6 4,8 5 10,0 3,1 6 26,1 13,8 6 4,8 1,3 5 Metástasis 21,8 7, ,3 8, ,5 2, ,1 9,2 23 7,1 1,5 15 x x x x x M/HN 1,9 0,7 1,4 0,3 1,9 0,4 1,4 0,5 1,5 M/S 2,0 0,7 2,0 0,4 1,5 0,2 1,3 0,3 0,5 0,3 0,1

4 Referecias Cardoso J.E., Trivilli V.A., Heber E.M., Nigg D.W., Calzetta O., Blauma H., Loghio J., Itoiz M.E., Bumaschy E., Pozzi E. ad. Schwit A.E, Effect of Boro Neutro Capture Therapy (BNCT) o ormal liver regeeratio: towards a ovel therapy for liver metastases. It. J. Radiat. Biol. 83(10), Coderre J.A. ad Morris G.M., The Radiatio Biology of Boro Neutro Capture Therapy. Radiat. Res. 151, E Heber, VA Trivilli, D Nigg, EL Kreima, ME Itoiz, R Jiméez Rebagliati, D Batistoi, AE Schwit, Biodistributio of GB-10 (Na210B10H10) compoud for Boro Neutro Capture Therapy (BNCT) i a experimetal model of oral cacer i the hamster cheek pouch. Archives of Oral Biology 49: Kreima E.L., Itoiz M.E., Loghio J., Blauma H., Calzetta O., Schwit A.E., Boro eutro capture therapy for the treatmet of oral cacer i the hamster cheek pouch model. Cacer Res. (Advaces i Brief) 61, E. Pozzi, D.W. Nigg, M. Miller, S.I. Thorp, E.M. Heber, L. Zarza, G. Estryk, A. Moti Hughes, A.J. Moliari, M. Garabalio, M.E. Itoiz, R.F. Aromado, J. Quitaa, V.A. Trivilli, A.E. Schwit, Dosimetry ad Radiobiology at the New RA-3 Reactor Boro Neutro Capture Therapy (BNCT) Facility: Applicatio to the Treatmet of Experimetal Oral Cacer. Applied Radiatio ad Isotopes 67: Trivilli V.A., Heber E.M., Itoiz M.E., Nigg D., Calzetta O., Blauma H., Loghio J., Schwit A.E., Radiobiology of BNCT mediated by GB-10 ad GB-10 + BPA i experimetal oral cacer. Appl. Radiat. Isot. 61, Trivilli V.A., Heber E.M., Nigg D.W., Itoiz M.E., Calzetta O., Blauma H., Loghio J., Schwit A.E., Therapeutic success of Boro Neutro Capture Therapy (BNCT) mediated by a chemically o-selective boro aget i a experimetal model of oral cacer: A ew paradigm i BNCT radiobiology. Radiat. Res. 166,

5 BIODISTRIBUTION OF BORON COMPOUNDS IN AN EXPERIMENTAL MOL OF LIVER METASTASES FOR BORON NEUTRON CAPTURE (BNCT) STUDIES Boro Neutro Capture Therapy (BNCT) is a biary treatmet modality that ivolves the selective accumulatio of 10 B carriers i tumors followed by irradiatio with thermal or epithermal eutros. The high liear eergy trasfer alpha particles ad recoilig 7 Li uclei emitted durig the capture of a thermal eutro by a 10 B ucleus have a short rage ad a high biological effectiveess. Thus, BNCT would potetially target eoplastic tissue selectively. I previous studies we demostrated the therapeutic eficacy of differet BNCT protocols i a experimetal model of oral cacer. More recetly we performed experimetal studies i ormal rat liver that evideced the feasibility of treatig liver metastases employig a ovel BNCT protocol proposed by JEC based o ex-situ treatmet ad partial liver autotrasplat. The aim of the preset study was to perform biodistributio studies with differet boro compouds ad differet admiistratio protocols to determie the protocols that would be therapeutically useful i i vivo BNCT studies at the RA-3 Nuclear Reactor i a experimetal model of liver metastases i rats. Materials ad Methods. A total of 70 BDIX rats (Charles River Lab., MA, EE.UU.) were ioculated i the liver with sygeeic colo cacer cells DH/DK12/TRb (ECACC, UK) to iduce the developmet of subcapsular metastatic odules. 15 days postioculatio the aimals were used for biodistributio studies. A total of 11 protocols were evaluated employig the boro compouds boroopheylalaie (BPA) ad GB- 10 (Na 2 10 B 10 H 10 ), aloe or combied employig differet doses ad admiistratio routes. Tumor, ormal tissue ad blood samples were processed for boro measuremet by ICP-OES. Results. Several protocols proved potetially useful for BNCT studies i terms of absolute boro cocetratio i tumor ad preferetial uptake of boro by tumor tissue, i.e. BPA 15.5 mg 10 B/kg iv + GB mg 10 B/kg iv; BPA 46.5 mg 10 B/kg ip; BPA 46.5 mg 10 B/kg ip + iv; BPA 46.5 mg 10 B/kg ip + GB mg 10 B/kg iv; 10 B/kg ip; 10 B/kg iv + ip; 10 B/kg ip + GB mg 10 B/kg iv. Coclusios. Boro cocetratio values i tumor ad ormal tissues i the liver metastases model reveal the feasibility of reachig therapeutic BNCT doses i tumor without exceedig radiotolerace i ormal tissue at the thermal eutro facility at RA- 3.