способ подавления роста опухолей

Формула изобретения

Способ подавления роста опухолей путем внутривенного введения наночастиц с последующим облучением опухоли лазерными импульсами с длиной волны в области интенсивного поглощения наночастиц, отличающийся тем, что для внутривенного введения используют наночастицы фталоцианинов в дозе не ниже 5 мг/кг веса и не выше максимально переносимой дозы при плотности энергии в импульсе не ниже 0,1 Дж/см² и суммарной плотности энергии не ниже 10 Дж/см².

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к медицине, а именно к онкологии, и может быть использовано при лечении злокачественных опухолей.

Известен способ индукции гибели клеток in vitro путем введения в них наночастиц (НЧ) золота с последующим облучением лазерными импульсами (С.М.Pitsillides, Е.K.Joe, X.Wei, R.R.Anderson, and C.P.Lin, Selective Cell Targeting with Light-Absorbing Microparticles and Nanoparticles, Biophysical Journal, 84, 4023-4032, 2003; V.P.Zharov, Е.N.Galitovskaya, C.Johnson, and T.Kelly. Synergistic Enhancement of Selective Nanophotothermolysis with Gold Nanoclusters: Potential for Cancer Therapy, Lasers in Surgery and Medicine 37, 219-226, 2005; V.P.Zharov, К.Е.Mercer, Е.N.Galitovskaya, and М.S.Smeltzery. Photothermal Nanotherapeutics and Nanodiagnostics for Selective Killing of Bacteria Targeted with Gold Nanoparticles, Biophysical Journal, 90, 619-627, 2006). Однако эксперименты по эффективности НЧ золота in vitro не были подтверждены в экспериментах in vivo, которые ближе к клиническому применению.

Идея метода в экспериментах in vivo заключается в следующем. Животному вводятся внутривенно НЧ, обладающие интенсивным поглощением в красной или ближней инфракрасной области спектра (в области длин волн 0,6-1,2 мкм, в так называемом «терапевтическом окне прозрачности биоткани»). Затем опухоль облучается мощными лазерными импульсами с длиной волны в области интенсивного поглощения НЧ. Под действием каждого лазерного импульса происходят «микровзрывы» НЧ, приводящие к повреждению окружающих структур биоткани и последующей гибели опухолевых клеток. Эффективность воздействия определяется дозой введенных НЧ, плотностью энергии лазерного импульса и суммарной плотностью энергии. При прочих равных условиях большое значение имеет коэффициент поглощения введенных НЧ на длине волны облучения, поскольку от него зависит поглощаемая каждой частицей энергия лазерного импульса (энергия микровзрыва) и, следовательно, величина производимых им разрушений.

Наиболее близким к предлагаемому решению является способ подавления роста опухолей в эксперименте на животных (мыши) путем внутривенного введения НЧ углерода в дозе 30 мг/кг с последующим облучением опухоли лазерными импульсами в спектральной области поглощения НЧ с плотностью энергии в импульсе 3 Дж/см² и суммарной плотностью энергии 180 Дж/см² (B.Ya.Kogan, R.I.Yakubovskaya, A.A.Pankratov, T.N.Andreeva, L.D.Kvacheva, A.A.Titov, V.A.Puchnova, R.A.Feysulova, G.N.Vorozhtsov, Laser heating of sulphuretted carbon Danoparticles inhibits tumor growth. Technical Proc., NSTI Nanotech 2006, Boston, 2006, Vol.2, Chapter 1, p.71-74). Максимальные значения торможения роста опухоли (ТРО) для карциномы С-26 и саркомы S-37 достигали 70-75%.

Недостатком данного метода является его невысокая эффективность, т.к. при довольно высокой плотности энергии в импульсе (3 Дж/см ²) и суммарной плотности энергии (180 Дж/см ²) ТРО составляет лишь 70-75%.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности данного метода, т.е. достижение таких же или более высоких значений ТРО при более низких плотностях энергии облучения. Поставленная задача решается путем внутривенного введения НЧ фталоцианинов с последующим облучением опухоли лазерными импульсами в области поглощения НЧ. Доза наночастиц выбирается не ниже 5 мг/кг веса (при дальнейшем снижении дозы существенно падает эффективность метода) и не выше максимально переносимой дозы (МПД). Плотность энергии импульса выбирается не ниже 0,1 Дж/см² (при дальнейшем снижении существенно падает эффективность метода). Верхний предел плотности энергии импульса связан с возможностями применяющегося лазера. Суммарная плотность энергии ограничена сверху допустимой длительностью сеанса облучения, а снизу - величиной 10 Дж/см ² (при дальнейшем снижении существенно падает эффективность метода).

Исследования проводили на мышах с перевиваемыми солидными опухолями различного гистогенеза. В качестве термосенсибилизаторов использовали НЧ на основе различных фталоцианинов. НЧ вводили внутривенно в дозах от МПД (максимально переносимая доза) и ниже. Затем опухоль облучали импульсами лазера с модуляцией добротности на рубине. Плотность энергии в импульсе была не ниже 0,1 Дж/см ², суммарная плотность энергии - не ниже 10 Дж/см ². Оценку противоопухолевого эффекта осуществляли по торможению роста опухоли (ТРО, %), которое рассчитывали по формуле: ТРО (%)=[(РО_{контроль}-РО_опыт )/РО_{контроль}]×100,

где РО _{контроль} - размер опухоли в контрольной группе; РО _опыт - размер опухоли в опытной группе.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. НЧ фталоцианина алюминия (AlPc) в качестве термосенсибилизатора.

Исследования проводили на мышах с карциномой С-26. Данные, характеризующие противоопухолевую эффективность метода с НЧ AlPc, представлены в таблице 1. Как видно из таблицы 1, облучение опухолевого узла импульсным лазерным излучением после предварительного введения термосенсибилизатора в дозах от 30 мг/кг (близкая к МПД) до 7,5 мг/кг приводило к торможению роста опухоли до 90% при значительно меньшей плотности энергии облучения, чем в прототипе. Введение НЧ фталоцианина алюминия в исследованных дозах без облучения, а также облучение без введения наночастиц не оказывали существенного влияния на рост опухоли (ТРО не превысило 15%).

Таблица 1 Противоопухолевая эффективность метода с наночастицами фталоцианина алюминия у мышей с карциномой С-26
№ гр	Доза AlPc, мг/кг	Параметры облучения		ТРО в % на день после лечения
		Плотность энергии в импульсе, Дж/см2	Суммарная плотность энергии, Дж/см2	7	14
1	30	0,1	20	75	51
2	15	0,3	30	90	86
3	7,5	0,3	30	67	34
4	30	-	-	10	3
5	15	-	-	3	-5
6	7,5	-	-	8	8
7	-	0,3	30	5	15

Пример 2. НЧ фталоцианина меди (CuPc) в качестве термосенсибилизатора.

Исследования проводили на мышах с саркомой S-37. Данные, характеризующие противоопухолевую эффективность метода с НЧ CuPc, представлены в таблице 2.

Таблица 2 Противоопухолевая эффективность метода с наночастицами фталоцианина меди у мышей с саркомой S-37
№ гр	Доза CuPc, мг/кг	Параметры облучения		Число полных резорбций опухолевого узла, %	ТРО в % на день после лечения
		Плотность энергии в импульсе, Дж/см3	Суммарная плотность энергии, Дж/см2		8	11
1	30	0,6	60	80	99	89
2	30	-	-	0	11	18
3	-	0,6	60	0	-2	2

Как видно из таблицы 2, облучение опухолевого узла при существенно меньших по сравнению с прототипом плотностях энергии после введения НЧ CuPc в дозе 30 мг/кг оказывало выраженное терапевтическое действие - у 80% животных наблюдали полную регрессию опухолевого узла. У части животных (20%), у которых не удалось добиться полной регрессии опухоли, наблюдали ТРО на 99-89% (по данным на 8 и 11 сутки после лечения). Введение наночастиц фталоцианина меди в той же дозе без облучения, а также облучение без введения наночастиц не оказывали существенного влияния на рост опухоли (ТРО не превысило 18%).

Пример 3. НЧ кислоты октакарбоксифталоцианина кобальта (СоРс) в качестве термосенсибилизатора.

Исследования проводили на мышах с саркомой S-37. Данные, характеризующие противоопухолевую эффективность метода с НЧ СоРс, представлены в таблице 3. Как видно из данных, представленных в таблице 3, облучение опухолевого узла при существенно меньших по сравнению с прототипом плотностях энергии после введения НЧ СоРс в дозе всего 5 мг/кг (близкая к МПД) оказывало сравнимое с прототипом противоопухолевое действие, приводя к торможению роста опухоли на 65%. Введение НЧ фталоцианина кобальта в той же дозе без облучения, а также облучение без введения НЧ не оказывали существенного влияния на рост опухоли (ТРО не превысило 15%).

Таблица 3 Противоопухолевая эффективность метода с наночастицами кислоты октакарбоксифталоцианина кобальта у мышей с саркомой S-37
№ гр	Доза СоРс, мг/кг	Параметры облучения		ТРО в % на день после лечения
		Плотность энергии в импульсе, Дж/см2	Суммарная плотность энергии, Дж/см2	7
	5	0,6	60	65
	5	-	-	15
	-	0,6	60	-2

Пример 4. НЧ фталоцианина цинка (ZnPc) в качестве термосенсибилизатора.

Исследования проводили на мышах с саркомой S-37. Данные, характеризующие противоопухолевую эффективность метода с НЧ ZnPc, представлены в таблице 4.

Как видно из данных, представленных в таблице 4, облучение опухолевого узла при существенно меньших по сравнению с прототипом плотностях энергии после введения наночастиц ZnPc в дозе 30 мг/кг приводило к торможению роста опухоли до 100%. Введение НЧ фталоцианина цинка в той же дозе без облучения, а также облучение без введения наночастиц не оказывали существенного влияния на рост опухоли (ТРО не превысило 16%).

Таблица 4 Противоопухолевая эффективность метода с наночастицами фталоцианина цинка у мышей с саркомой S-37
№ гр	Дом ZnPc, мг/кг	Параметры облучения		ТРО в % на день после лечения
		Плотность энергии в импульсе, Дж/см2	Суммарная плотность энергии, Дж/см2	8	15
1	30	0,6	60	100	88
2	30	-	-	10	16
3	-	0,6	60	5	-3

Приведенные примеры показывают, что импульсное лазерное облучение опухолей после внутривенного введения НЧ фталоцианинов приводит к более эффективному торможению роста опухоли или даже полному излечению при более низких дозах препарата и более низких плотностях энергии облучения по сравнению с использованием НЧ углерода. Таким образом, предложен способ торможения роста опухолей путем внутривенного введения наночастиц фталоцианинов с последующим облучением опухоли лазерными импульсами с длиной волны в области интенсивного поглощения наночастиц, обладающий преимуществами перед известным аналогичным методом с использованием наночастиц углерода. При меньших дозах введенных НЧ и меньших плотностях энергии облучения достигается лучший терапевтический эффект вплоть до полного излечения.