Способ подавления опухолевого роста
Владельцы патента RU 2446844:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") (RU)
Изобретение относится к медицине, онкологии, и может быть использовано для подавления опухолевого роста. Для этого вводят в опухолевую ткань цитостатик. После введения цитостатика вводят бикарбонат натрия в количестве 0,2-1,5 г/кг. Через 1-3 минуты локально воздействуют на опухолевую ткань ультразвуковым облучением и нагревают опухолевую ткань до температуры 38-42°С. Способ позволяет повысить эффективность подавления роста злокачественных опухолей, снизить общую токсичность за счет снижения дозы цитостатика. 3 табл., 1 пр.
Изобретение относится к области биологии и медицины, а именно к способам подавления роста злокачественных опухолей.
Широко известен способ подавления опухолевого роста с применением различных противоопухолевых препаратов (цитостатиков), таких как сарколизин, карбоплатин, доксорубицин, таксол и др. (К.В.Ярошенко, В.Г.Ашинский Злокачественные опухоли. Лечение и лекарственная профилактика. - СПб.: Изд-во 2ЛБИ-СПб. 2003, 165 с.) Этот способ используется преимущественно для лечения опухолей различной локализации, отличающихся пониженной чувствительностью к химиотерапии, вследствие чего применяющиеся в нем терапевтические дозы цитостатиков обладают повышенной токсичностью в отношении жизненно важных органов, не обеспечивая достаточно высокую терапевтическую эффективность.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ подавления опухолевого роста на основе комбинированной терапии злокачественных опухолей с использованием локального ультразвукового воздействия и цитостатиков (И.В.Андронова, Д.В.Филоненко, В.Е.Божевольнов, А.Л.Николаев, И.М.Трещалин, Е.М.Трещалина, Г.К.Герасимова, О.Л.Калия, Г.Н.Ворожцов «Комбинированная терапия злокачественных опухолей с использованием локального ультразвукового воздействия (экспериментальное исследование). Российский биотерапевтический журнал 2005, т.4, №3, с.101-105). Этот способ включает введение в опухоль различных противоопухолевых препаратов и дополнительное воздействие на опухолевую ткань ультразвуковым облучением с 2 полей под водой температуры 36°С с 2 полей: 1-е поле - частота 0,88 МГц, интенсивность 1,0 Вт/см2, второе поле - частота 2,64 МГц, интенсивность - 2,0 Вт/см2. В качестве опухолевой модели использовали холангиоцеллюлярный рак PC1, который трансплантировали внутримышечно лабораторным животным. В сочетании с ультразвуком (УЗ) использованы следующие противоопухолевые препараты: сарколизин, карбоплатин, доксорубицин, 5-фторурацил и метотрексат в оптимальных терапевтических дозах. Препараты вводили внутрибрюшинно за 15-20 мин до УЗ. Наилучшие результаты при использовании данного способа были получены с использованием 5-фторурацила, метотрексата или карбоплатина в обычных терапевтических дозах. В оптимальном варианте использования способа показатель противоопухолевой эффективности К имеет величину 3,0-3,3. Данное решение имеет существенные преимущества по сравнению с обычной химиотерапией, поскольку повышает эффективность действия различных противоопухолевых препаратов более чем в 2 раза. Однако противоопухолевая активность этого способа остается неудовлетворительной, а повышение ее за счет увеличения дозы препарата-цитостатика или применения более жестких ультразвуковых и температурных режимов нежелательно из-за значительного снижения в этом случае переносимости лечения, определяемое как степенью выраженности местных реакций, так и общей токсичностью способа.
Задачей настоящего изобретения является изыскание более эффективного и менее токсичного способа подавления опухолевого роста.
Поставленная задача была решена путем введения в опухолевую ткань после введения цитостатика дополнительно бикарбоната (гидрокарбоната) натрия NaHCO3 с последующим воздействием на нее УЗ, что приводит к существенному повышению терапевтической эффективности способа и позволяет использовать более низкие дозы цитостатиков. При этом используемая доза бикарбоната натрия составляет 0,2-1,5 г/кг, а воздействие на опухолевую ткань ультразвуком осуществляют при температуре опухолевых тканей 38-42°С через 1-3 минуты после введения бикарбоната натрия.
Отличительной особенностью предложенного способа по сравнению с прототипом является использование для подавления опухолевого роста дополнительного введения бикарбоната натрия, не проявляющего цитостатической активности, но дающего возможность, по нашему мнению, управлять эффективностью ультразвукового воздействия, в частности, процессами кавитации в биологических тканях. Имеющиеся экспериментальные данные свидетельствуют о том, что в предложенном способе действие от введения бикарбоната натрия приводит к временному повышению концентрации углекислого газа в опухоли и, как следствие, снижению ее кавитационной прочности.
Интервал используемых доз бикарбоната натрия необходим для обеспечения максимального целевого эффекта. При этом введение его в количестве, меньшем чем 0,2 г/кг нецелесообразно, поскольку не приводит к существенному подавлению роста опухолевой ткани. Применение же доз выше 1,5 г/кг существенно увеличивает вероятность нежелательных побочных эффектов.
Необходимость введения бикарбоната натрия в течение определенного временного интервала до ультразвукового воздействия также определяется необходимостью достижения максимального терапевтического эффекта, связанного со временем насыщения препаратом опухолевых тканей. При этом ультразвуковое облучение раньше чем за 1 минуту после введения бикарбоната натрия не обеспечивает необходимого терапевтического эффекта, а позднее чем через 3 минуты после введения бикарбоната натрия терапевтический эффект ухудшается за счет деградации препарата и возможного выхода углекислого газа из мест локализации его в опухоли.
Выбор температурных режимов ультразвукового облучения обусловлен также необходимостью достижения максимального терапевтического эффекта. При этом при температуре опухолевых тканей ниже 38°С усиления эффекта воздействия практически не наблюдается, а использование температур выше 42°С приводит к повреждению здоровых тканей и может сопровождаться токсическими эффектами.
Определение противоопухолевой активности предложенного способа было проведено на мышах с перевиваемыми опухолями (in vivo). Все эксперименты по оценке эффективности предложенного изобретения проводили на штаммах опухолей: меланома В 16 (примеры 1-10) и высокометастазирующей в легкие карциномы Льюиса LLC (примеры 11-23), которые, как и используемая в прототипе опухоль холангиоцеллюлярного рака PC 1, являются широко распространенными опухолевыми моделями.
В качестве противоопухолевых препаратов использовались цисплатин, а также терапевтическая пара ифосфамид + доксорубицин в оптимальных терапевтических и субтерапевтических (т.е. ниже оптимальных терапевтических) дозах.
Оценку терапевтического эффекта по данному изобретению, как и в прототипе, проводили по времени удвоения объема опухоли «τ». Для этого до и после воздействия в разные сроки измеряли и рассчитывали средний объем опухоли: V0 - объем опухоли до воздействия; Vt - объем опухоли в момент измерения. Затем вычисляли Vt/V0 и графическим способом определяли «τ» в сравниваемых группах. Об эффективности судили по коэффициенту (К), который вычисляли по формуле К=«τ» контроля/«τ». терапии, где «τ» контроля - время удвоения объема опухоли в группе без специфического воздействия; «τ» терапии - время удвоения объема опухоли в группе, подвергшейся воздействию по данному изобретению.
Полученные данные обрабатывали статистически, используя доверительные интервалы для средних сравниваемых величин по стандартному методу Стьюдента в модификации Р.Б.Стрелкова.
Нижеприведенные примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение.
Пример 1
Эксперимент проводили следующим образом.
В опыте использованы мыши-самцы гибридов BDF1 с массой тела 21-23 г· с в/м (в лапу) трансплантированной меланомой В 16. К началу терапии размер опухоли V0 составлял 1,4±0,1 см3. Перед опытом мышей ранжировали по группам. Одну группу оставляли контрольной (число особей n=8) и вводили этим мышам внутривенно однократно физиологический раствор хлористого натрия.
Группы сравнения получали однократно УЗ (n=6) или УЗ + цисплатин (n=6) в указанных в таблице 1 режимах применения. Основная группа получала цисплатин и бикарбонат натрия с облучением ультразвуком (n=6).
Животное с опухолью В 16 фиксировали на специальном держателе и лапку с опухолью погружали в контактную среду (воду). Затем в/б вводили цисплатин в дозе 8 мг/кг (отдельно) или 6 мг/кг (в сочетании с бикарбонатом натрия). Схема лечения: первым вводили в/б цисплатин в терапевтической дозе 6 мг/кг (2/3 от терапевтической), затем через 15 минут - в/в вводили объемом 0,2 мл бикарбоната натрия в дозе 0,2 г/кг. УЗ-облучение проводили через 2 минуты после окончания введения бикарбоната натрия в течение 10 минут. При этом параметры ультразвука были следующими: частота 2,64 МГц, интенсивность - 2 Вт/см2. Опухоль облучали равномерно, перемещая излучатель по всей опухоли. Температуру в опухоли, которая составляла 41°С, фиксировали термопарой.
Аналогичным образом проводили сравнительные эксперименты по воздействию только ультразвука, ультразвука с бикарбонатом натрия и ультразвука с цисплатином (по прототипу, терапевтическая доза 8 мг/г).
Результаты эксперимента по данному примеру приведены в таблице 1.
Примеры 2-10
Эксперименты проводили аналогично примеру 1, за исключением того, что количество бикарбоната натрия варьировалось в пределах 0,2-2,0 г/кг, интервал времени после введения бикарбоната натрия до начала облучения от 0,5 до 4,0 мин. Результаты экспериментов также приведены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||
| Зависимость торможения роста меланомы В16 от количества введенного бикарбоната натрия и времени до ультразвукового (УЗ) облучения. Цитостатик - цисплатин. Температура в опухоли - 41°С. | |||
| NN примера | Количество введенного бикарбоната натрия (г/кг) | Время до УЗ-облучения, мин | К |
| по прототипу | 0 | 15 | 3,3 |
| УЗ | 0 | 0 | 1,8 |
| УЗ | 1,5 | 1 | 5,5 |
| Пример 1 | 0,2 | 2 | 7,5 |
| Пример 2 | 0,4 | 2 | 10,1 |
| Пример 3 | 1,0 | 2 | 11,5 |
| Пример 4 | 1,5 | 2 | 11,0 |
| Пример 5 | 2,0 | 2 | 10,0 |
| Пример 6 | 1,0 | 0,5 | 6,0 |
| Пример 7 | 1,0 | 1,0 | 10,5 |
| Пример 8 | 1,0 | 2,0 | 10,3,0 |
| Пример 9 | 1,0 | 3,0 | 10,0 |
| Пример 10 | 1,0 | 4,0 | 8,0 |
Примеры 11-20. Эксперименты проводили аналогично примеру 1, но в качестве перевиваемой опухоли использовали карциному Льюиса, а в качестве цитостатиков использовали комбинацию ифосфамид (200 мг/кг) + доксорубицин (7 мг/кг) (2/3 от терапевтической дозы).
Результаты экспериментов приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||
| Зависимость торможения роста карциномы Льюиса LLC от количества введенного бикарбоната натрия и времени до ультразвукового (УЗ) облучения. Цитостатик - ифосфамид + доксорубицин. Температура в опухоли - 41°С. | |||
| NN примера | Количество введенного бикарбоната натрия (мг/кг) | Время до УЗ-облучения, мин | К |
| по прототипу | 0 | 30 | 3,0 |
| УЗ | 0 | - | 2,5 |
| УЗ | 1,5 | 1 | 6,0 |
| Пример 11 | 0,1 | 2 | 6,2 |
| Пример 12 | 0,2 | 2 | 8,3 |
| Пример 13 | 1,0 | 2 | 10,5 |
| Пример 14 | 1,5 | 2 | 10,1 |
| Пример 15 | 2,0 | 2 | 9,2 |
| Пример 16 | 1,5 | 0,5 | 4,5 |
| Пример 17 | 1,5 | 1,0 | 10,6 |
| Пример 18 | 1,5 | 3,0 | 10,1 |
| Пример 19 | 1,5 | 4,0 | 6,5 |
Примеры 20-23. Эксперименты проводили аналогично примеру 1, но в качестве перевиваемой опухоли использовали карциному Льюиса, а в качестве цитостатиков использовали комбинацию ифосфамид (200 мг/кг) + доксорубицин (7 мг/кг) (2/3 от терапевтической дозы). Количество введенного бикарбоната - 1,5 г/кг. Температуру в опухолевой ткани варьировали в интервале 36-42°С.
Результаты экспериментов приведены в таблице 3.
| Таблица 3 | |||
| Зависимость торможения роста карциномы Льюиса LLC от температуры в опухолевой ткани. Цитостатик - ифосфамид + доксорубицин. | |||
| NN примера | Температура в опухоли, °С | Время до УЗ-облучения, мин | К |
| Пример 20 | 36 | 2 | 6,2 |
| Пример 21 | 38 | 2 | 10,1 |
| Пример 22 | 42 | 2 | 10,3 |
| Пример 23 | 43 | 2 | 10,5 |
Таким образом, наблюдаемый терапевтический эффект, выраженный через коэффициент К, для мышей, подвергшихся лечению по предлагаемому способу, в 2,2-3,5 раза выше по сравнению с прототипом. Гибели животных от острой токсичности не наблюдалось.
Из вышеприведенных данных следует, что использование предлагаемого способа позволяет эффективно подавить рост ряда злокачественных опухолей, а именно добиться торможения роста опухоли, а также понизить общую токсичность способа по сравнению с прототипом, в частности за счет снижения дозы цитостатиков (до 2/3 от терапевтической дозы).
Способ подавления опухолевого роста, включающий введение в опухолевую ткань цитостатика и последующее локальное воздействие на опухолевую ткань ультразвуковым облучением при нагревании, отличающийся тем, что после введения цитостатика дополнительно вводят бикарбонат натрия в количестве 0,2-1,5 г/кг за 1-3 мин до ультразвукового облучения, а опухолевую ткань нагревают до температуры 38-42°С.
