jsmsJournal of Siberian Medical SciencesJournal of Siberian Medical Sciences2542-1174Federal state budgetary educational institution of higher education "Novosibirsk state medical university" of Ministry of Health of the Russian Federation (FSBEI HE NSMU MOH Russia)10.31549/2542-1174-2024-8-4-90-100jsms-1106Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL RESEARCHЭкспериментальное изучение хронической токсичности пегилированного интерферона лямбда-1An experimental study of PEGylated interferon lambda-1 chronic toxicityhttps://orcid.org/0000-0002-0336-4227ОлейникЛ. А.OleinikL. A.

Олейник Лариса Алексеевна – младший научный сотрудник лаборатории фармакологического моделирования и скрининга биоактивных молекул

630060, г. Новосибирск, ул. Тимакова, 2

Larisa A. Oleinik – Junior Researcher, Laboratory of Pharmacological Modeling and Screening of Bioactive Molecules

2, Timakova str., Novosibirsk, 630060

larysa.oleynik@gmail.comЕршовК. И.ErshovK. I.

Ершов Константин Игоревич – канд. биол. наук, старший научный сотрудник лаборатории фармацевтических технологий

Новосибирск

Konstantin I. Ershov – Cand. Sci. (Bio.), Senior Researcher, Laboratory of Pharmaceutical Technology

Novosibirsk

ЗабановаВ. Е.ZabanovaV. E.

Забанова Виктория Евгеньевна – младший научный сотрудник лаборатории экспериментальной и клинической фармакологии

Новосибирск

Victoria E. Zabanova – Junior Researcher, Laboratory of Experimental and Clinical Pharmacology

Novosibirsk

https://orcid.org/0000-0002-5445-9920БайкаловГ. И.BaikalovG. I.

Байкалов Герман Игоревич – младший научный сотрудник лаборатории фармакологического моделирования и скрининга биоактивных молекул

Новосибирск

German I. Baikalov – Junior Researcher, Laboratory of Pharmacological Modeling and Screening of Bioactive Molecules

Novosibirsk

https://orcid.org/0000-0003-2054-1659БахареваК. И.BakharevaK. I.

Бахарева Ксения Игоревна – младший научный сотрудник лаборатории фармакологического моделирования и скрининга биоактивных молекул

Новосибирск

Ksenia I. Bakhareva – Junior Researcher, Laboratory of Pharmacological Modeling and Screening of Bioactive Molecules

Novosibirsk

https://orcid.org/0000-0003-1050-6921СолдатоваМ. С.SoldatovaM. S.

Солдатова Марина Сергеевна – младший научный сотрудник лаборатории фармакологического моделирования и скрининга биоактивных молекул

Новосибирск

Marina S. Soldatova – Junior Researcher, Laboratory of Pharmacological Modeling and Screening of Bioactive Molecules

Novosibirsk

https://orcid.org/0000-0002-6670-7370КушнаренкоА. О.KushnarenkoA. O.

Кушнаренко Андрей Олегович – младший научный сотрудник лаборатории фармакологического моделирования и скрининга биоактивных молекул

Новосибирск

Andrey O. Kushnarenko – Junior Researcher, Laboratory of Pharmacological Modeling and Screening of Bioactive Molecules

Novosibirsk

МуллагалиевА. А.MullagalievA. A.

Муллагалиев Арсен Арсенович – младший научный сотрудник лаборатории фармакологического моделирования и скрининга биоактивных молекул

Новосибирск

Arsen A. Mullagaliev – Junior Researcher, Laboratory of Pharmacological Modeling and Screening of Bioactive Molecules

Novosibirsk

https://orcid.org/0000-0002-9271-1656РыбаковаА. Д.RybakovaA. D.

Рыбакова Анна Дмитриевна – младший научный сотрудник лаборатории фармакологического моделирования и скрининга биоактивных молекул

Новосибирск

Anna D. Rybakova – Junior Researcher, Laboratory of Pharmacological Modeling and Screening of Bioactive Molecules

Novosibirsk

НИИ клинической и экспериментальной лимфологии – филиал ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук»РоссияResearch Institute of Clinical and Experimental Lymрhology – Branch of the Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation2024181220248490100Copyright © Олейник Л.А., Ершов К.И., Забанова В.Е., Байкалов Г.И., Бахарева К.И., Солдатова М.С., Кушнаренко А.О., Муллагалиев А.А., Рыбакова А.Д., 20242024Олейник Л.А., Ершов К.И., Забанова В.Е., Байкалов Г.И., Бахарева К.И., Солдатова М.С., Кушнаренко А.О., Муллагалиев А.А., Рыбакова А.Д.Oleinik L.A., Ershov K.I., Zabanova V.E., Baikalov G.I., Bakhareva K.I., Soldatova M.S., Kushnarenko A.O., Mullagaliev A.A., Rybakova A.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://jsms.elpub.ru/jour/article/view/1106В в е д е н и е

В в е д е н и е . Интерфероны лямбда (ИФН-λ), известные как интерфероны III типа (ИФН III типа), демонстрируют значительные перспективы в области антивирусной защиты. ИФН-λ схожи в своей антивирусной активности с ИФН I типа, но имеют уникальные механизмы индукции и функционирования благодаря специфичному расположению своих рецепторов. Рецепторы I типа экспрессируются в большинстве клеток с ядром, рецепторы ИФН-λ (IFN-λR1 или IL-28Rα) в основном обнаруживаются в эпителиальных клетках. ИФН-λ позиционируются как первая линия защиты при микробных атаках, поэтому создание лекарственных препаратов (ЛП) на их основе представляется весьма перспективным. Уже создан прототип энтерального ЛП на основе ИФН-λ, пегилированного по технологии электронно-лучевого синтеза.

Ц е л ь

Ц е л ь . В экспериментах in vivo изучить общие токсические свойства ЛП ИФН-λ1 при внутрижелудочном пути введения.

 М а т е р и а л ы и м е т о д ы . ЛП ИФН-λ1 ввoдили ежедневно внутрижeлудoчнo в дoзaх 2.6, 13.0 и 26.0 мкг/кг (1 терапевтическая доза (ТД), 5 ТД и 10 ТД соответственно) крысам и 2.6 и 13.0 мкг/кг (1 ТД и 5 ТД) кроликам один раз в день в течение 180 дней. Дoзы ЛП рaccчитывaлиcь для кaждoгo живoтнoгo индивидуaльнo, иcхoдя из мaccы тeлa. Нaблюдeниe зa кроликами ocущecтвлялocь в тeчeниe ввeдeния ЛП (180 дней), а для крыс – дополнительно в тeчeниe 30 днeй пocлe oкoнчaния ввeдeния (210 дней). У животных оценивали показатели витальных функций, поведенческие реакции, лабораторные параметры клеточного и биохимического состава крови, результаты электрокардиографии, показатели гемопоэза, патоморфологические признаки.

Р е з у л ь т а т ы

Р е з у л ь т а т ы . В ходе исследования не наблюдалось летальных исходов. Животные демонстрировали стабильное состояние здоровья, без видимых изменений в аппетите, внешнем виде и поведении. В ходе патоморфологического анализа не обнаружено аномалий, которые могли бы указывать на негативное воздействие вещества. Выявлено достоверное снижение массы и коэффициента массы тимуса и селезенки у крыс, получавших препарат в дозе 26.0 мкг/кг через 180 дней введения по сравнению с соответствующим контролем. Через 30 дней после отмены препарата масса и коэффициент массы тимуса и селезенки нормализовались во всех группах, где наблюдались отклонения. Микроскопическое исследование внутренних органов крыс, получавших максимальную дозу ЛП ИФН-λ1 (26.0 мкг/кг) на протяжении 180 дней, выявило специфические изменения в тимусе и селезенке, при этом анализ тимуса и селезенки у крыс, получавших более низкую дозу ЛП ИФН-λ1 (13.0 мкг/кг), не выявил аналогичных патологических изменений. Это указывает на возможность зависимости токсического воздействия от дозы препарата. Через 30 дней после отмены ЛП ИФН-λ1 масса и коэффициент массы тимуса и селезенки крыс, получавших максимальную дозу ЛП ИФН-λ1, возвращались к нормальным значениям и не отличались от соответствующего контроля. Как и у крыс, так и у кроликов показатели прироста массы тела, периферической крови и состояния костного мозга, биохимические показатели сыворотки крови как у самцов, так и у самок в экспериментальных и контрольных группах на протяжении всего исследования существенно не отличались. Патоморфологическое исследование не обнаружило изменений в таких критически важных органах, как мозг, сердце, легкие, печень и другие, что свидетельствует об отсутствии негативного воздействия лекарства на здоровье и состояние тканей кроликов.

З а к л ю ч е н и е

З а к л ю ч е н и е . На основании экспериментов in vivo по изучению общетоксических свойств ЛП ИФН-λ1 при внутрижелудочном пути введения можно утверждать, что препарат относится к 4-му классу опасности (ГОСТ 12.1.007-76).

I n t r o d u c t i o n

I n t r o d u c t i o n . Lambda interferons (IFN-λ), known as type III interferons (type III IFN), demonstrate significant prospects in the field of antivirus defense. IFN-λ are similar in their antiviral activity to type I IFN, but have unique mechanisms of induction and functioning because of the specific location of their receptors. Type I receptors are expressed in most nucleated cells, IFN-λ receptors (IFN-λR1 or IL-28Rα) are mainly found in epithelial cells. IFN-λ are considered as the first line of defense against microbial attacks, therefore, the development of IFN-λ-based drugs seems very promising. A prototype of an IFN-λ-based drug for enteral administration, PEGylated (polyethylene glycol) using electron beam synthesis technology, has already been developed.

A i m

A i m . To study the common toxic properties of the  intragastrically administered IFN-λ1-based drug in experiments in vivo.

M a t e r i a l s a n d m e t h o d s .  The IFN-λ1-based drug was administered daily intragastrically at doses of 2.6, 13.0 and 26.0 μg/kg (1 therapeutic dose (TD), 5 TD and 10 TD, respectively) to rats and 2.6 and 13.0 μg/kg (1 TD and 5 TD) to rabbits once a day for 180 days. The doses of the drug were calculated for each animal individually, based on body weight. Rabbits were followed-up during the drug administration (180 days), and rats – additionally for 30 days after the end of administration (210 days). In animals, vital signs, behavioral reactions, laboratory parameters of cellular and biochemical composition of blood, electrocardiography data, hematopoiesis parameters, pathomorphological signs were assessed.

R e s u l t s

R e s u l t s . No deaths were observed during the study. The animals showed a stable state of health, the absence of visible changes in an appetite, appearance, and behavior. During a pathomorphological examination, no abnormalities were found that could indicate a negative effect of the substance. A significant decrease in the mass and mass coefficient of the thymus and spleen was revealed in rats receiving the drug at a dose of 26.0 μg/kg after 180 days of administration compared with the corresponding control.  The thymus and spleen mass and the mass coefficient of the thymus and spleen normalized 30 days after drug withdrawal in all groups, where abnormalities were observed. A microscopic examination of the internal organs of rats receiving the highest dose of  the IFN-λ1-based drug (26.0 μg/kg) for 180 days revealed specific changes in the thymus and spleen, while analysis of the thymus and spleen in rats receiving a lower dose of  the drug (13.0 μg/kg) did not reveal similar pathological changes. This indicates the possibility of dose-dependent toxic effect of the drug. 30 days after the IFN-λ1-based drug withdrawal, the mass and mass coefficient of the thymus and spleen of rats receiving the highest dose of the drug returned to the reference values and did not differ from the corresponding control. Both in rats and rabbits, the indicators of body weight gain, peripheral blood and bone marrow, biochemical parameters of the blood serum in both males and females in the experimental and control groups did not differ significantly throughout the study. The pathomorphological examination found no changes in such crucial organs as the brain, heart, lungs, liver, etc., which indicates the absence of negative effect of the drug on the health and condition of the tissues of rabbits.

C o n c l u s i o n

C o n c l u s i o n . Based on in vivo experiments to study the common  toxic properties of IFN-λ1-based drug in the intragastric route of administration, it can be argued that the drug belongs to the 4th hazard  class (GOST 12.1.007-76). 

хроническая токсичностьинтерферон лямбда-1пегилированиеchronic toxityinterferon lambda-1PEGylationReferencesKotenko S.V., Durbin J.E. Contribution of type III interferons to antiviral immunity: location, location, location // J. Biol. Chem. 2017;292(18):7295-7303. DOI: 10.1074/jbc.R117.777102.Kotenko S.V., Durbin J.E. Contribution of type III interferons to antiviral immunity: location, location, location. J. Biol. Chem. 2017;292(18):7295-7303. DOI: 10.1074/jbc.R117.777102.O’Brien T.R., Young H.A., Donnelly R.P., ProkuninaOlsson L. Meeting overview: Interferon lambda – disease impact and therapeutic potential // J. Interferon Cytokine Res. 2019;39(10):586-591. DOI: 10.1089/jir.2019.0018.O’Brien T.R., Young H.A., Donnelly R.P., ProkuninaOlsson L. Meeting overview: Interferon lambda – disease impact and therapeutic potential. J. Interferon Cytokine Res. 2019;39(10):586-591. DOI: 10.1089/jir.2019.0018.Broggi A., Ghosh S., Sposito B. et al. Type III interferons disrupt the lung epithelial barrier upon viral recognition // Science. 2020;369(6504):706-712. DOI: 10.1126/science.abc3545.Broggi A., Ghosh S., Sposito B. et al. Type III interferons disrupt the lung epithelial barrier upon viral recognition. Science. 2020;369(6504):706-712. DOI: 10.1126/science.abc3545.Goel R.R., Wang X., O’Neil L.J. et al. Interferon lambda promotes immune dysregulation and tissue infl ammation in TLR7-induced lupus // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2020;117(10):5409-5419. DOI: 10.1073/pnas.1916897117.Goel R.R., Wang X., O’Neil L.J. et al. Interferon lambda promotes immune dysregulation and tissue infl ammation in TLR7-induced lupus. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2020;117(10):5409-5419. DOI: 10.1073/pnas.1916897117.Shahbazi M., Amri Maleh P., Bagherzadeh M. et al. Linkage of lambda interferons in protection against severe COVID-19 // J. Interferon Cytokine Res. 2021;41(4):149-152. DOI: 10.1089/jir.2020.0187.Shahbazi M., Amri Maleh P., Bagherzadeh M. et al. Linkage of lambda interferons in protection against severe COVID-19. J. Interferon Cytokine Res. 2021;41(4):149-152. DOI: 10.1089/jir.2020.0187.Мадонов П.Г., Ершов К.И., Дубровин А.В. и др. Электронно-лучевая модификация препаратов белковой природы для улучшения их фармакологических свойств // Медицина и образование в Сибири. 2013;4:83.Madonov P.G., Ershov K.I., Dubrovin A.V. et al. Electron-beam modifi cation of preparation of the albuminous nature for improvement their pharmacological properties. Medicine and Education in Siberia. 2013;4:83. (In Russ.)Yadav D., Dewangan H.K. PEGYLATION: an important approach for novel drug delivery system // J. Biomater. Sci. Polym. Ed. 2021;32(2):266-280. DOI: 10.1080/09205063.2020.1825304.Yadav D., Dewangan H.K. PEGYLATION: an important approach for novel drug delivery system. J. Biomater. Sci. Polym. Ed. 2021;32(2):266-280. DOI: 10.1080/09205063.2020.1825304.Киншт Д.Н., Мадонов П.Г., Кочнева Г.В. и др. Изучение противовирусной активности перорального лекарственного средства на основе иммобилизированного интерферона λ-1 / // Сибирский научный медицинский журнал. 2018;38(3):30-34. DOI: 10.15372/SSMJ20180304Kinsht D.N., Madonov P.G., Kochneva G.V. et al. Investigation of the antiviral activity of an oral drug preparation based on immobilized interferon λ-1. Siberian Scientifi c Medical Journal. 2018;38(3):30-34. DOI: 10.15372/SSMJ20180304 (In Russ.)Кихтенко Н.А., Ильичёва Т.Н., Дурыманов А.Г. и др. Изучение противовирусной активности рекомбинантного человеческого интерферона лямбда 1 на культуре клеток конъюнктивы человека // Сибирский научный медицинский журнал. 2021;41(5):3136. DOI: 10.18699/SSMJ20210504.Kikhtenko N.A., Ilyicheva T.N., Durymanov A.G. et al. Investigation of the antiviral activity of the recombinant human interferon lambda 1 in human conjunctiva cell culture. Siberian Scientifi c Medical Journal. 2021;41(5):31-36. DOI: 10.18699/SSMJ20210504. (In Russ.)Мадонов П.Г., Святченко В.А., Легостаев С.С. и др. Изучение противовирусной активности рекомбинантного человеческого интерферона лямбда-1 в отношении SARS-СoV-2 // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2021;172( 7):65-69. DOI: 10.47056/0365-9615-2021-172-7-65-69.Madonov P.G., Svyatchenko V.A., Legostaev S.S. et al. Evaluation of the anti-viral activity of human recombinant interferon lambda-1 against SARS-CoV-2. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2021;172:5356. DOI: 10.1007/s10517-021-05330-0.Шерстобоев Е.Ю., Олейник Л.А., Жданов В.В. и др. Фармакокинетические параметры при пероральном введении пегилированного ИФН-λ1 / // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2022;173(2):188-192. DOI: 10.47056/0365-96152022-173-2-188-192.Sherstoboev E.Yu., Oleinik L.A., Zhdanov V.V. et al. Pharmacokinetic parameters of oral pegylated IFNλ1. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2022;173:215-218. DOI: 10.1007/s10517-02205521-3.Миронов А.Н. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. М.: Гриф и К, 2012. Ч. 1.Mironov A.N. (2012). Guidelines for Preclinical Studies of Medicines. Moscow: Grif. Pt 1. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.