способ подавления опухолевого роста

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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 « ». Для этого до и после воздействия в разные сроки измеряли и рассчитывали средний объем опухоли: V₀ - объем опухоли до воздействия; V_t - объем опухоли в момент измерения. Затем вычисляли V_t/V₀ и графическим способом определяли « » в сравниваемых группах. Об эффективности судили по коэффициенту (К), который вычисляли по формуле К=« » контроля/« » терапии, где « » контроля - время удвоения объема опухоли в группе без специфического воздействия; « » 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 BDF ₁ 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.