способ подавления опухолевого роста
Классы МПК: | A61N7/00 Ультразвуковая терапия A61K33/30 цинк; его соединения A61P35/00 Противоопухолевые средства |
Автор(ы): | Андронова Наталья Владимировна (RU), Божевольнов Виктор Евгеньевич (RU), Ворожцов Георгий Николаевич (RU), Гопин Александр Викторович (RU), Калия Олег Леонидович (RU), Лукьянец Евгений Антонович (RU), Мелихов Игорь Витальевич (RU), Николаев Александр Львович (RU), Соловьёва Людмила Ивановна (RU), Трещалина Елена Михайловна (RU), Филоненко Дмитрий Владимирович (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2008-07-21 публикация патента:
10.12.2009 |
Изобретение относится к медицине, а именно к онкологии, и может быть использовано для лечения опухолей. Способ включает введение в опухолевую ткань октакарбоксифталоцианина металла - октанатриевой соли октакарбоксифталоцианина цинка при дозе 10-150 мг/кг за 1-3 часа до ультразвукового облучения, при котором опухолевую ткань нагревают до температуры 36-42°С. Использование изобретения позволяет подавлять рост опухолевых клеток за счет твердофазной соносенсибилизации под действием октакарбоксифталоцианина металла и ультразвука. 3 табл., 2 ил.
Формула изобретения
Способ подавления опухолевого роста, включающий введение в опухолевую ткань октакарбоксифталоцианина металла и последующее воздействие на опухолевую ткань ультразвуковым облучением, отличающийся тем, что в качестве октакарбоксифталоцианина металла вводят октанатриевую соль октакарбоксифталоцианина цинка при дозе 10-150 мг/кг за 1-3 ч до ультразвукового облучения, а опухолевую ткань нагревают до температуры 36-42°С.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области биологии и медицины, а именно к способам подавления роста злокачественных опухолей.
Известен (международная заявка WO 97103666, A61K 31/40, 1997 г.) способ подавления опухолевого роста, включающий последовательное введение в опухолевую ткань комплексов кобальта или железа с замещенными фталоцианинами или нафталоцианинами и биогенного восстановителя, в качестве которого использовали, в частности, аскорбиновую кислоту. При этом мольное соотношение комплекс:восстановитель составляет от 1:5 до 1:50, а разовая доза октакарбоксифталоцианина кобальта - 75-100 мг/кг. Рассматриваемый способ позволяет подавить рост довольно широкого круга злокачественных новообразований, что показано на примерах как in vitro, так и in vivo. Недостатком этого способа является его невысокая противоопухолевая активность, повысить которую за счет увеличения дозы препарата не позволяет присутствие в нем аскорбиновой кислоты, которая при более высоких используемых дозах делает препарат токсичным.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ подавления опухолевого роста (патент РФ 2188054, A61N 7/00, A61K 31/40, 1999 г.). Этот способ включает в себя введение в опухоль октакарбоксифталоцианата кобальта (терафтал) и аскорбиновой кислоты и дополнительное воздействие на опухолевую ткань ультразвуковым облучением с частотой 0,5-3 МГц и интенсивностью 0,5-5 Вт/см2. При этом мольное соотношение комплекс:восстановитель составляет от 1:3 до 1:30, а разовая доза октакарбоксифталоцианина кобальта - 30-40 мг/кг. В оптимальном варианте использования способа показатель противоопухолевой активности - торможение роста опухоли (ТРО) составляет 65-68%. В данном техническом решении за счет снижения количества аскорбиновой кислоты частично преодолен недостаток вышеописанного аналогичного способа. Однако противоопухолевая активность используемых по прототипу препаратов остается неудовлетворительной и не может быть повышена из-за токсичности способа при более высоких дозах используемых препаратов.
Задачей настоящего изобретения является изыскание более эффективного и менее токсичного способа подавления опухолевого роста.
Поставленная задача была решена путем введения в опухолевую ткань октанатриевой соли октакарбоксифталоцианина цинка (далее, фталоцианин цинка) с последующим воздействием на нее ультразвука, что позволяет исключить токсическое действие аскорбиновой кислоты и приводит к существенному повышению терапевтической эффективности способа. При этом используемая доза фталоцианина цинка составляет 10-150 мг/кг, а воздействие на опухолевую ткань ультразвуком осуществляют при температуре опухолевых тканей 36-42°С через 1-3 часа после введения фталоцианина цинка.
Отличительной особенностью предложенного способа по сравнению с прототипом является использование для подавления опухолевого роста октанатриевой соли октакарбоксифталоцианина цинка, не проявляющей каталитической активности, присущей фталоцианиновым комплексам кобальта и железа, в сочетании с биогенным восстановителем. Это указывает, на существенное различие в механизмах воздействия используемого препарата на рост злокачественных опухолей по сравнению с известным способом. В случае прототипа введение октакарбоксифталоцианина кобальта и аскорбиновой кислоты приводит к образованию анион-радикалов супероксида, являющихся активным началом, и с чем, по-видимому, связана плохая переносимость известного способа, ввиду слабой контролируемости процесса. Имеющиеся экспериментальные данные свидетельствуют о том, что в предложенном способе фталоцианин цинка образует в опухоли твердую фазу, и поэтому можно предположить, что в данном случае реализуется механизм твердофазной соносенсибилизации и, соответственно, фталоцианин играет роль соносенсибилизатора, что и определяет высокую терапевтическую эффективность предложенного способа.
Интервал используемых доз октанатриевой соли октакарбоксифталоцианина цинка не только обеспечивает достижение максимального целевого эффекта, но и позволяет при необходимости варьировать концентрацию препарата в довольно широком диапазоне, что может быть существенным при лечении различных типов опухолей и индивидуальной переносимости препарата больными. При этом введение его в количестве, меньшем, чем 10 мг/кг нецелесообразно, поскольку не приводит к существенному подавлению роста опухолевой ткани. Применение же доз выше 150 мг/кг существенно увеличивает вероятность токсических эффектов.
Выбор температурных и временных режимов ультразвукового облучения обусловлен также необходимостью достижения максимального терапевтического эффекта. При этом при температуре опухолевых тканей ниже 36°С эффект воздействия практически не наблюдается, а использование температур выше 42°С приводит к повреждению здоровых тканей и утрате термосенсибилизирующего эффекта фталоцианина цинка.
Необходимость введения фталоцианина цинка в течение определенного временного интервала до ультразвукового воздействия также определяется необходимостью достижения максимального терапевтического эффекта, связанного со временем достижения препаратом клеточных мишеней. При этом ультразвуковое облучение раньше, чем за 1 час после введения фталоцианина цинка не обеспечивает необходимого терапевтического эффекта, а позднее, чем через 3 часа после введения фталоцианина цинка, ухудшает терапевтический эффект, за счет возможной деградации препарата и вывода его из организма.
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 1-14 и 22) и высокометастазирующей в легкие карциномы Льюиса (примеры 15-21).
Для оценки эффекта каждого воздействия по данному изобретению определяли время удвоения объема опухоли « ». 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 « » в сравниваемых группах. Об эффективности судили по коэффициенту (К), который вычисляли по формуле
K = « » 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.
Определение К, также как и определение показателя торможения роста опухоли (ТРО) в прототипе, является общепринятым, но более объективным показателем торможения роста опухоли.
Пример 1.
Эксперимент проводили следующим образом.
В опыте использованы мыши-самки гибридов BDF 1 и линии В16 с массой тела 20-21 грамм с в/м трансплантированной меланомой В16. Методика перевивки опухоли 8±0,05 см 3 и подготовки животных для эксперимента являлись общепринятыми.
Перед опытом мышей ранжировали по группам. Одну группу оставляли контрольной (число особей n=8) и вводили этим мышам внутривенно однократно физиологический раствор хлористого натрия. Основная группа получала фталоцианин цинка с облучением ультразвуком (n=6). Группы сравнения получали однократно УЗ (n=6) в оптимальных режимах применения.
Животное с опухолью В16 фиксировали на специальном держателе и лапку с опухолью погружали в контактную среду (воду). Затем внутривенно вводили фталоцианин цинка в количестве 50 мг/кг в объеме 0,2 мл физраствора. Через 2 часа после его введения проводили обработку ультразвуком в течение 10 минут. При этом параметры ультразвука были следующими: частота 2 МГц, интенсивность - 4 Вт/см2. Опухоль облучали равномерно, перемещая излучатель по всей опухоли. Температуру в опухоли, которая составляла 40°С, фиксировали термопарой.
Аналогичным образом проводили сравнительные эксперименты по воздействию только ультразвука и терафтала с аскорбиновой кислотой и ультразвука (по прототипу).
Результаты эксперимента по данному примеру приведены в таблице 1.
Примеры 2-6. Эксперименты проводили аналогично примеру 1, за исключением того, что количество фталоцианина цинка варьировалось в пределах 10-150 мг/кг, а время облучения от 5 до 20 мин. Результаты экспериментов также приведены в таблице 1.
Наблюдаемый терапевтический эффект, выраженный через коэффициент К, для мышей, подвергшихся лечению по предлагаемому способу (примеры 2-6), составляет 150-160% в сравнении с прототипом. Гибели животных от острой токсичности не наблюдалось.
Таблица 1. Зависимость торможения роста меланомы В16 от дозы октанатриевой соли октакарбоксифталоцианина цинка (фталоцианина цинка) и времени облучения при воздействии ультразвуком (УЗ) | |||
NN примера | Доза фталоцианина цинка (мг/кг) | Время облучения, мин | К |
по прототипу | фталоцианин кобальта | 10 | 2,5 |
УЗ | - | 10 | 1,5 |
Пример 1 | 50 | 10 | 4,0 |
Пример 2 | 50 | 5 | 3,3 |
Пример 3 | 50 | 20 | 4,0 |
Пример 4 | 10 | 10 | 3,8 |
Пример 5 | 100 | 10 | 4,0 |
Пример 6 | 150 | 10 | 4,0 |
Примеры 7-14. Эксперименты проводили аналогично примеру 1, но температура обработки опухолевых тканей варьировались в пределах 36-43°С, а время от введения фталоцианина цинка до начала ультразвукового облучения от 1 до 3-х часов. При этом доза фталоцианина цинка составляла 50 мг/кг, время облучения ультразвуком - 10 мин, параметры ультразвукового облучения - частота 1,0 МГц, мощность - 4,0 Вт/см 2.
Результаты, полученные по данным примерам, приведены в таблице 2.
Таблица 2. Зависимость торможения роста опухоли меланомы В16 от температуры опухолевых тканей и времени от введения фталоцианина цинка до облучения ультразвуком. | |||
NN примера | Температура, °С | Время до облучения, час | К |
7 | 36 | 2 | 3,2 |
8 | 37 | 2 | 3,8 |
9 | 40 | 2 | 4,0 |
10 | 42 | 2 | 4,0 |
11 | 43 | 2 | 3,9 |
13 | 40 | 1 | 3,8 |
14 | 40 | 3 | 4,0 |
Примеры 15-21. Эксперименты проводили аналогично примеру 1, однако в качестве перевиваемой опухоли использовали карциному Льюиса. Время облучения ультразвуком - 10 мин, параметры ультразвукового облучения - частота 1,0 МГц, мощность - 6,0 Вт/см.
Результаты, полученные по данным примерам, приведены в таблице 3.
Таблица 3. Зависимость торможения роста опухоли карциномы Льюиса от количества введенного фталоцианина цинка, температуры опухолевых тканей и временного интервала от введения фталоцианина цинка до ультразвукового воздействия. | ||||
NN примера | Количество фталоцианина цинка, мг/кг | Температура опухолевых тканей, °C | Интервал времени до облучения, час | К |
15 | 50 | 36 | 2 | 3,8 |
16 | 50 | 40 | 2 | 3,9 |
17 | 50 | 42 | 2 | 4,0 |
18 | 50 | 40 | 1 | 3,8 |
19 | 50 | 40 | 3 | 3,9 |
20 | 10 | 40 | 2 | 3,7 |
21 | 150 | 40 | 2 | 3,8 |
Пример 22. Эксперимент проводили аналогично примеру 1, за исключением того, что интенсивность ультразвука составляла 2 Вт/см2 .
Через десять дней после окончания лечения по описанному примеру животных забивали и проводили морфологическое исследование опухолевых тканей.
Электронные микрофотографии митохондрий клеток опухоли меланомы В-16, соответствующие примеру 22, приведены на фиг.1 (контроль) и 2 (после лечения). На микрофотографии опухоли после лечения (фиг.2) отчетливо видны митохондрии с разрушенными кристами, что свидетельствует о гибели клеток.
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 исключения биогенного восстановителя - аскорбиновой кислоты.
Класс A61N7/00 Ультразвуковая терапия
Класс A61K33/30 цинк; его соединения
Класс A61P35/00 Противоопухолевые средства