Способ подавления опухолевого роста
Владельцы патента RU 2447916:
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 в опухолевую ткань в качестве соносенсибилизатора вводят бикарбонат натрия в количестве 0,4-2,0 г/кг. Через 2-5 минут локально воздействуют на опухолевую ткань ультразвуковым облучением. При этом опухолевую ткань нагревают до температуры 38-42°С. Способ позволяет повысить эффективность подавления роста опухоли и обеспечить безопасность способа за счет применения нетоксичного соносенсибилизатора. 3 табл.
Изобретение относится к области биологии и медицины, а именно к способам подавления роста злокачественных опухолей.
Известен способ подавления опухолевого роста (напр., N. Yumita, N. Okuyama, K. Sasaki, S. Umemura. Sonodinamic therapy on chemical induced mammary tumor: Pharmacokinetics, tissue distribution and sonodynamically induced antimor effect of porfimer sodium. Cancer Sci., 2004, v.95, N9, pp.765-769), включающий системное введение в опухолевую ткань соносенсибилизаторов (например, на основе порфиринов и их производных) и последующее воздействие на опухолевую ткань ультразвуковым облучением. При этом используется терапевтический ультразвук с частотой около-2-3 МГц, а количество введенного соносенсибилизатора составляет до 5 мг/кг. Рассматриваемый способ позволяет подавить рост довольно широкого круга злокачественных новообразований, что показано на примерах как in vitro, так и in vivo. Рассчитанный нами по приведенным в статье данным показатель противоопухолевой эффективности К имеет величину порядка 2,5-3,0. Недостатком этого способа является его невысокая противоопухолевая активность, повышение которой за счет увеличения дозы препарата-соносенсибилизатора делает способ токсичным.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ подавления опухолевого роста на основе комбинированной терапии злокачественных опухолей с использованием локального ультразвукового воздействия и соносенсибилизатора (патент РФ 2375090, А61N 7/00, А61K 31/40,2009 г.), включающий введение в опухолевую ткань, нагретую до температуры 36-42°С, октанатриевой соли октакарбоксифталоцианина цинка (далее фталоцианин цинка) при дозе 10-150 мг/кг и последующее воздействие на опухолевую ткань ультразвуковым облучением. При этом введение фталоцианина цинка осуществляют за 1-3 часа до ультразвукового воздействия.
Об эффективности подавления роста опухоли судили по коэффициенту К, который в оптимальном варианте использования способа составляет 3,2-4,0. Способ имеет преимущество, заключающееся в некотором повышении противоопухолевой активности. Однако недостатком этого способа является его невысокая противоопухолевая активность, которая не может быть существенно повышена из-за токсичности способа при более высоких дозах используемого фталоцианина цинка.
Задачей настоящего изобретения является изыскание более эффективного и безопасного способа подавления опухолевого роста.
Поставленная задача была решена путем введения в опухолевую ткань в качестве соносенсибилизатора бикарбоната (гидрокарбоната) натрия NaНСО3 с последующим воздействием на нее ультразвука, что приводит к существенному повышению терапевтической эффективности способа. При этом используемая доза бикарбоната натрия составляет 0,4-2,0 г/кг, а воздействие на опухолевую ткань ультразвуком осуществляют при температуре опухолевых тканей 38-42°С через 2-5 минут после введения бикарбоната натрия.
Отличительной особенностью предложенного способа по сравнению с прототипом является использование для подавления опухолевого роста введения бикарбоната натрия, 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. Это указывает на существенное различие в механизме соносенсибилизации по сравнению с известными способами.
Интервал используемых доз бикарбоната натрия необходим для обеспечения максимального целевого эффекта. При этом введение его в количестве, меньшем чем 0,4 г/кг, нецелесообразно, поскольку не приводит к существенному подавлению роста опухолевой ткани. Применение же доз выше 2 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 2 минуты после введения бикарбоната натрия не обеспечивает необходимого терапевтического эффекта, а позднее чем через 5 минут после введения бикарбоната натрия ухудшает терапевтический эффект 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: меланомы В16 (примеры 1-10) и высокометастазирующей в легкие карциномы Льюиса LLC (примеры 11-24), которые использовались в прототипе и являются широко распространенными опухолевыми моделями.
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.
Ниже приведены примеры, иллюстрирующие данное 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 В16. 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) в указанных в таблице 1 режимах применения. Основная группа получала бикарбонат натрия с облучением ультразвуком (n=6).
Животное с опухолью В16 фиксировали на специальном держателе и лапку с опухолью погружали в контактную среду (воду). Бикарбонат натрия в дозе 0,4 г/кг вводили внутривенно (объем раствора бикарбоната натрия 0,2 мл). 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 фталоцианином цинка (по прототипу).
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 0,2-3,0 г/кг, интервал времени после введения бикарбоната натрия до начала облучения от 1 до 10 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 (температура в опухоли - 41°С) | |||
| № примера | Количество введенного бикарбоната натрия (г/кг) | Время до УЗ-облучения, мин | К |
| по прототипу | 0 | 2 | 3,3 |
| УЗ | 0 | 0 | 1,8 |
| Пример 1 | 0,4 | 2 | 5,5 |
| Пример 2 | 0,2 | 2 | 3,5 |
| Пример 3 | 1,0 | 2 | 6,0 |
| Пример 4 | 2,0 | 2 | 8,0 |
| Пример 5 | 2,5 | 2 | 7,5 |
| Пример 6 | 1,5 | 1,0 | 6,0 |
| Пример 7 | 1,5 | 2,0 | 8,3 |
| Пример 8 | 1,5 | 3,0 | 8,5 |
| Пример 9 | 1,5 | 5,0 | 8,0 |
| Пример 10 | 1,5 | 10,0 | 4,5 |
Примеры 11-19. Эксперименты проводили аналогично примеру 1, однако в качестве перевиваемой опухоли использовали карциному Льюиса. 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 (температура в опухоли - 41°С) | |||
| № примера | Количество введенного бикарбоната натрия (мг/кг) | Время до УЗ-облучения, мин | К |
| по прототипу | 0 | 2 | 3,0 |
| Пример 11 | 0,2 | 2 | 4,2 |
| Пример 12 | 0,4 | 2 | 7,3 |
| Пример 13 | 1,0 | 2 | 7,5 |
| Пример 14 | 2,0 | 2 | 8,1 |
| Пример 15 | 2,5 | 2 | 7,2 |
| Пример 16 | 1,5 | 1,0 | 7,1 |
| Пример 17 | 1,5 | 3,0 | 8,3 |
| Пример 18 | 1,5 | 5,0 | 7,5 |
| Пример 19 | 1,5 | 10,0 | 5,0 |
Примеры 20-24. Эксперименты проводили аналогично примеру 1, однако 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 | |||
| NN примера | Температура в опухоли, °С | Время до УЗ-облучения, мин | К |
| Пример 20 | 36 | 3 | 4,2 |
| Пример 21 | 38 | 3 | 8,2 |
| Пример 22 | 41 | 3 | 8,3 |
| Пример 23 | 42 | 3 | 9,3 |
| Пример 24 | 43 | 3 | 8,7 |
Наблюдаемый терапевтический эффект, выраженный через коэффициент К, для мышей, подвергшихся лечению по предлагаемому способу, в 1,8-2,3 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 использования нетоксичного соносенсибилизатора - бикарбоната натрия.
Способ подавления опухолевого роста, включающий введение в опухолевую ткань соносенсибилизатора и последующее локальное воздействие на опухолевую ткань ультразвуковым облучением при нагревании, отличающийся тем, что в качестве соносенсибилизатора вводят бикарбонат натрия в количестве 0,4-2,0 г/кг за 2-5 мин до ультразвукового облучения, а опухолевую ткань нагревают до температуры 38-42°С.
