CC BY
10
Р01: 10.21870/0131 -3878-2022-31 -2-162-173 УДК 616-006.6:615.831]-092.9
Противоопухолевая эффективность фотодинамической терапии карциномы Эрлиха мышей с новым фотосенсибилизатором Фоторан Е6
Абрамова О.Б., | Камлай М.А. |, | Южаков В.В. |, Дрожжина В.В., | Бандурко Л.Н. |, Яковлева Н.Д., Чурикова Т.П., Козловцева Е.А., Иванов С.А., Каприн А.Д.1
МРНЦ им. А.Ф. Цыба - филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Обнинск;
1 ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Москва
В настоящее время фотодинамическая терапия (ФДТ) является одним из наиболее перспективных методов лечения целого ряда поверхностных солидных злокачественных новообразований. В данной работе изучена эффективность ФДТ карциномы Эрлиха мышей с введением нового отечественного фотосенсибилизатора (ФС) Фоторан Е6. Для определения оптимального лекарственно-светового интервала, от момента введения ФС до облучения лазером, изучали кинетику распределения Фоторана Е6 в опухолях и окружающих их тканях. При оценке ингибирующего эффекта карциномы Эрлиха в ответ на ФДТ использовали следующие показатели: торможение роста опухолей (ТРО, %); полная регрессия (ПР, %); коэффициенты абсолютного прироста опухолей (К) у мышей с продолженным ростом неоплазий; увеличение продолжительности жизни особей (УПЖ, %) в опытных группах по сравнению с контролем; по критерию излечения животных: отсутствие признаков рецидивирования опухоли в течение 90 сут после терапии. Терапевтический потенциал ФДТ по девитализации опухолевых клеток определяли путём гистологического исследования зон воздействия лазерным излучением на 21 сут после лечения. Полученные результаты показали, что Фоторан Е6 обладает высокой противоопухолевой активностью для ФДТ солидной карциномы Эрлиха. Проведение ФДТ в оптимальные сроки после введения ФС с определёнными параметрами лазерного воздействия позволяет достичь максимального ингибирующего эффекта на злокачественные новообразования. При патоморфологическом исследовании в зонах фотодинамического воздействия выживших опухолевых клеток не обнаружено.
Ключевые слова: фотодинамическая терапия, фотосенсибилизатор, карцинома Эрлиха, селективность накопления фотосенсибилизатора, индекс контрастности, регрессия опухоли, патоморфология, девитализация опухолевых клеток, Фоторан Е6.
Введение
Фотодинамическая терапия (ФДТ) - успешно используемый метод лечения злокачественных новообразований, основанный на уничтожении клеток опухоли, вызванном взаимодействием лекарственного вещества - фотосенсибилизатора (ФС) - и света с определёнными характеристиками. Механизм ФДТ включает прямое цитотоксическое действие на опухоль, приводящее к некрозу и апоптозу опухолевых клеток. Также мишенью для фотодинамического воздействия являются эндотелиоциты кровеносных сосудов и система макрофагальных клеток, облучение которых приводит к выработке медиаторов воспаления и цитокинов (лимфокины, тромбоксаны, простогландины), играющих весомую роль в сосудистом компоненте деструкции стромы злокачественной опухоли. Повреждение микрососудистого русла новообразования вследствие развивающегося сосудистого стаза, тромбоза и кровоизлияний ведёт к гипоксии и последующей гибели опухоли [1-4]. Кроме того, разрушение опухолевых клеток и эндотелия сосудов на фоне ФДТ запускает механизм развития противоопухолевого иммунного ответа [5].
Абрамова О.Б*. - зав. лаб., к.м.н.; Каплан М.А. - зав. отделом, д.м.н., проф.; Южаков В.В. - зав. лаб., к.м.н.; Дрожжина В.В. - н.с.; Бандурко Л.Н. - в.н.с., к.м.н.; Яковлева Н.Д. - в.н.с., к.б.н.; Чурикова Т.П. - м.н.с.; Козловцева Е.А. - м.н.с.; Иванов С.А. - директор, д.м.н., проф. МРНЦ им. А.Ф. Цыба - филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России. Каприн А.Д. - ген. директор, акад. РАН, д.м.н., проф. ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России.
•Контакты: 249035, Калужская обл., Обнинск, ул. Королёва, 4. Тел.: 8 910 510 08 62; е-таИ: olyabramova@gmail.com.
В данной работе использовали российский ФС Фоторан Е6, содержащий тринатриевую соль хлорина е6 в комплексе с повидоном (ПВП, марка К-17). Ценные свойства повидона - растворимость, гидрофильность. Активной субстанцией Фоторана является хлорин е6, который относится к природным порфиринам и выделяется из водоросли Spirullina platensis, он плохо растворим и слабо накапливается в тканях опухоли, для улучшения селективности его соединяют с молекулами-переносчиками, в частности с гидрофильным полимером ПВП. В растворе образуются комплексы «хлорин е6 - ПВП», которые обладают более высокой интенсивностью флуоресценции и повышают фотосенсибилизирующую активность [6-9]. Перед проведением ФДТ определяли селективность накопления ФС в опухоли карциномы Эрлиха мышей [10-13].
Цель проведённого исследования - изучение динамики накопления Фоторана Е6 в опухолевой и здоровой тканях бедра и противоопухолевой эффективности ФДТ с применением данного ФС по параметрам регрессии и морфологическим характеристикам экспериментальной перевиваемой карциномы Эрлиха.
Материалы и методы
Работа выполнена с соблюдением Международных рекомендаций (этический кодекс) по проведению медико-биологических исследований с использованием животных на 76 самках аутбред-ных мышей массой тела 20-27 г с перевитой подкожно с внешней стороны бедра карциномой Эрлиха. Штамм опухоли получен в ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России. Животные получены из питомника лабораторных животных ФГБУН НЦБМТ ФМБА России (филиал «Андреевка»). Они были здоровы, имели ветеринарный сертификат качества и состояния здоровья, прошли 14-суточный карантин в виварии МРНЦ им. А.Ф. Цыба. Асцитическую жидкость от мышей-доноров для воспроизведения солидной опухоли вводили подкожно в область бедра. На 3-4 сут после перевивки, когда наибольший диаметр опухоли составлял 0,5-0,6 см, мышей разделяли на 4 опытных и контрольную группы. ФС вводили особям опытных групп внутрибрюшинно. Лазерное облучение проводили в период наибольшего накопления и максимального индекса контрастности после введения ФС. Мыши находились под тиопенталовым наркозом (0,05-0,06 мл/20 г массы тела 1,25% раствора, интраперитонеально). Для ФДТ использовали аппарат «Аткус-2» (ЗАО «Полупроводниковые приборы», Санкт-Петербург). Длина волны излучения - 662 нм, плотность энергии лазерного излучения (Е) - 100 и 150 Дж/см2, плотность мощности (Ps) - 0,25; 0,48 и 1,02 Вт/см2, диаметр светового пятна - 1,0 см. Экспериментальные исследования выполняли на четырёх группах животных с одинаковой дозой ФС - 5,0 мг/кг:
1 группа. Е=100 Дж/см2, Ps=0,25 Вт/см2;
2 группа. Е=100 Дж/см2, Ps=0,48 Вт/см2;
3 группа. Е=150 Дж/см2, Ps=0,48 Вт/см2;
4 группа. Е=150 Дж/см2, Ps=1,02 Вт/см2.
Контрольные мыши-опухоленосители не подвергались каким-либо воздействиям.
Фотодинамическая активность ФС реализуется за счёт селективного накопления ФС в ткани опухоли. Определение концентрации и динамики содержания в тканях in vivo необходимо для установления оптимального времени между введением препарата и облучением, так называемого лекарственно-светового интервала (ЛСВИ). Уровень концентрации Фоторана Е6 оценивали по интенсивности флуоресценции в условных единицах (у. ед.) в опухоли и здоровой ткани бедра с помощью спектрофлуоресцентного комплекса ЛЭСА-01-«Биоспек». Селективность определяли по индексу контрастности (опухоль/здоровая ткань). Объёмы злокачественных новообра-
зований замеряли до проведения терапии (V0) и на 3, 7, 10, 14 и 21 сут (Vt) после ФДТ. Оценку противоопухолевой эффективности проводили, используя следующие показатели [1]: коэффициент абсолютного прироста опухоли (К); торможение роста опухоли (ТРО, %); процент животных в группе с полной регрессией (ПР, %) опухоли (К=-1); критерий излеченности животных - при отсутствии признаков рецидивирования опухоли в течение 90 сут после терапии; средняя продолжительность жизни (СПЖ, сут); увеличение продолжительности жизни (УПЖ, %) относительно контрольных особей (значимое - УПЖ >50%); гистологическое исследование - животных выводили из опыта путём цервикальной дислокации в контрольной группе на 24 сут после перевивки; в опытных группах на тот же срок перевивки и через 21 сут после ФДТ. Исследуемые ткани фиксировали в кислой жидкости Буэна. После стандартной гистологический проводки ориентированные фрагменты опухолей и тканей в зоне лазерного воздействия заключали в парафиновую среду «Гистомикс». Для морфологических исследований срезы толщиной 5 мкм, полученные на микротоме Leica RM2235, после депарафинирования окрашивали гематоксилином и эозином (БиоВитрум). Гистологические срезы изучали под микроскопом Leica DM 1000 с микрофотосъемкой на цифровую камеру Leica ICC50 HD. Сканированные изображения препаратов получали на цифровом сканере «Nikon Super Coolscan 8000 ED».
Статистическую обработку полученных результатов для независимых групп выполняли с использованием программ Statistica 6.0. Параметры описательной статистики представлены в виде среднего арифметического значения и стандартной ошибки среднего (M+m). Для оценки уровня значимости межгрупповых различий полученных показателей использовали U-критерий Манна-Уитни. Различия между показателями считали статистически значимыми при p<0,05.
Результаты исследования
Спектр флуоресценции ФС Фоторан Е6 приведен на рис. 1. Как видно из рис. 2, в течение 2 ч после внутрибрюшинного введения Фоторана Е6 в дозе 5,0 мг/кг отчётливо регистрировалось постепенное увеличение содержания препарата в опухоли при статистически значимом различии с исходными значениями собственной флуоресценции биологических тканей p<0,010-0,001. Высокая интенсивность флуоресценции препарата отмечена и в здоровых тканях p<0,010-0,001 относительно исходных значений. Значимой селективности получено не было.
Рис. 1. Спектр флуоресценции фотосенсибилизатора Фоторан Е6.
лш
•1-1
0,75 "
0 ч 15 мин 30 мин 45 мин 1 ч 1 ч15 мин 1 ч 30 мин 1 ч 45 мин 2 ч
3 Опухоль
Здоровая ткань
■ Индекс контрастности
Рис. 2. Динамика накопления Фоторана Е6 в опухоли и здоровой ткани бедра мышей
при дозе 5,0 мг/кг.
По оси абсцисс - срок после внутрибрюшинного введения ФС; по оси ординат: слева интенсивность флуоресценции, справа - индекс контрастности (красные линии на графиках).
8
1,15
7 --
0,95
6 --
5
0,55
3 --
0,35
2
0,15
1 -■
0
-0,05
С учётом полученных данных опухоли животных из опытных групп облучали лазером через
1 ч 30 мин - 1 ч 45 мин после введения ФС (оптимальный ЛСВИ). Через 3 сут после ФДТ в зоне лазерного воздействия наблюдалась альтерация тканей, развитие тканевых дистрофий и некро-биотических процессов. В дальнейшем на 7 сут после терапии эти изменения становились более выраженными, необратимыми и сопровождались гибелью тканевых структур с формированием некроза новообразования.
В 1 и 3 группах полная регрессия опухоли наблюдалась до 21 сут после терапии. Во
2 группе (Е=100 Дж/см2; Ps=0,48 Вт/см2) у 2-х мышей и в 4 группе (Е=150 Дж/см2; Ps=1,02 Вт/см2) у 1-го животного на 21 сут после ФДТ возобновился рост опухоли, в основном, по периферии зон лазерного воздействия, у остальных животных в группах: ТРО - 78,2%, ПР опухоли - 77,8% и ТРО - 95,5%, ПР опухоли - 88,9% соответственно (табл. 1). Показатели увеличения продолжительности жизни после ФДТ представлены в табл. 2.
Таблица 1
Показатели противоопухолевой эффективности ФДТ с внутрибрюшинным введением Фоторана Е6 при различных параметрах воздействия лазерным излучением
на карциному Эрлиха
№ Доза ФС, Срок наблюдений, сут
гр. мг/кг 3 7 10 14 21 90
1 группа: Е=100 Дж/см2; Рб=0,25 Вт/см2
1 5,0 (4) 100 -
2 группа: Е=100 Дж/см2; Рб=0,48 Вт/см2
2 5,0 (4) 100 (1) 0,8+0,2 (2)15,5+11,4 (3) 78,2 (4) 77,8 (5) 50%
3 группа: Е=150 Дж/см2; Рб=0,48 Вт/см2
3 5,0 (4) 100 5) 100%
Продолжение таблицы 1
№ гр. Доза ФС, мг/кг Срок наблюдений, сут
3 7 10 14 21 90
4 группа: Е=150 Дж/см2; Ps=1.02 Вт/см2
4 5,0 (4) 100 (1) 0,16 (2) 0,84* (3) 95,5 (4) 88,9 (5) 71,4%
Контроль ^ 0,7+0,1 2,9+0,6 1,4+0,2 7,2+1,3 1,7+0,2 9,1+1,4 2,2+0,3 12,0+1,9 3,6+0,3 21,5+2,6 -
Примечание: (1) - объём опухоли (V, см3); (2) - коэффициент прироста опухоли у животных с продолженным ростом (К); (3) - торможение роста опухоли (ТРО,%); (4) - процент животных с полной регрессией опухоли (ПР); (5) - процент излеченных животных; * - достоверное снижение темпа прироста опухоли по сравнению с контролем р<0,05.
Таблица 2
Увеличение продолжительности жизни мышей после ФДТ с внутрибрюшинным введением Фоторана Е6 при различных параметрах воздействия лазерным излучением на карциному Эрлиха по сравнению с контролем
Доза ФС, мг/кг СПЖ, сут УПЖ, %
1 группа Е= =100 Дж/см2, Ps= =0,25 Вт/см2
5,0 - -
Контроль 41,6+2,5 -
2 группа Е= =100 Дж/см2, Ps= =0,48 Вт/см2
5,0 79,2+15,9* 90,4*
Контроль 41,6+2,5 -
3 группа: Е= =150 Дж/см2, Ps= =0,48 Вт/см2
5,0 >90 >100*
Контроль 41,6+2,5 -
4 группа Е= =150 Дж/см2, Ps= =1,02 Вт/см2
5,0 71,0+10,0 70,7*
Контроль 41,6+2,5 -
Примечание: СПЖ - средняя продолжительность жизни; УПЖ - увеличение продолжительности жизни; * - значимое увеличение продолжительности жизни по сравнению с контролем (УПЖ >50%).
Результаты исследований показали, что новый отечественный ФС Фоторан Е6 имеет высокую фотоиндуцированную цитотоксичность in vivo и демонстрирует выраженную эффективность при проведении ФДТ карциномы Эрлиха мышей. Полная эрадикация опухолевого узла у 100% мышей на 21 сут после терапии была отмечена при Е=150 Дж/см2; Ps=0,48 Вт/см2. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности применения Фоторана Е6 для ФДТ солидной карциномы Эрлиха.
В эксперименте на модели перевиваемой опухоли карциномы Эрлиха мышей была проведена патоморфологическая оценка эффективности фотодинамической терапии.
Контроль
На наружной поверхности левого бедра видны опухолевидные образования (рис. 3). Подвздошные лимфатические узлы значительно увеличены. Гистологический рисунок карциномы Эрлиха на 28 сут после перевивки представлен на рис. 4. Жизнеспособная паренхима, как правило, занимала периферическую часть опухолей в виде извилистых неравномерных по ширине
солидных тяжей и опухолевых манжеток (рис. 5). Центральная часть опухолей занята обширными зонами некроза. Перитуморальные пространства и периферия опухолей слабо васкуляри-зированы, инфильтрированы круглоклеточными элементами, среди которых преобладали плазматические клетки и макрофаги. В полях зрения просматривались фигуры митоза и клетки, гибнущие путём апоптоза (рис. 6). В одном случае скопление опухолевых клеток выявлено в просвете сосуда (рис. 7).
Рис. 3. Макрофото карциномы Эрлиха. на 28 сутки после имплантации.
Рис. 5. Зона роста карциномы Эрлиха. Рис. 6. Инвазивный рост карциномы Рис. 7. Опухолевые клетки в просвете
в мышечную ткань. сосуда.
Опыт
1 группа. ФДТ. Е=100 Дж/см2, Ps=0,25 Вт/см2. В зоне лазерного воздействия на коже бедра мышей были видны поверхностные струпы (рис. 8). При гистологическом исследовании в зоне ФДТ под слоем подкожных мышц отмечалось разрастание соединительной ткани и небольшие полости, заполненные бесструктурным содержимым (рис. 9). В области фотодинамического воздействия у этих особей опухолевые клетки не обнаружены (рис. 10). У одной мыши под струпом был выявлен рецидивирующий рост карциномы (рис. 11). Подвздошные лимфатические узлы были умеренно гиперплазированы за счёт расширения зоны коркового вещества.
2 группа. ФДТ. Е=100 Дж/см2, Ps=0,48 Вт/см2. На 21 сут после ФДТ в зоне лазерного воздействия визуально опухоли не определялись. На коже были видны лишь небольшие рубцы или плотный струп (рис. 12). Микроскопически под струпом выявлялся очаг деструкции мягких тканей бедра кратерообразной формы, окружённый разрастающейся плотной соединительной тканью (рис. 13), видны дистрофически изменённые мышечные и нервные волокна, паретически расширенные сосуды, очаги плазматического пропитывания и отёка рыхлой соединительной ткани,
инфильтрированной лимфоцитами и плазматическими клетками (рис. 14). Опухолевые клетки в зоне лазерного воздействия не обнаружены.
Рис. 8. Макрофото зоны ФДТ.
Рис. 9. Зона лазерного воздействия на ткани бедра мыши.
Рис. 10. Зона элиминации карциномы Эрлиха.
Рис. 11. Рецидив карциномы Эрлиха.
Рис. 12. Макрофото зоны фотодинамического повреждения тканей бедра.
Рис. 13. Зона деструкции карциномы Эрлиха с повреждением мягких тканей и их замещением соединительной тканью.
Рис. 14. Повреждение нормальных тканей в зоне ФДТ.
Рис. 15. Бифокальный рецидив карциномы Эрлиха в зоне воздействия ФДТ.
Рис. 16. Фрагмент рецидива карциномы Эрлиха.
Рис. 17. Многоядерные клетки в паренхиме карциномы Эрлиха.
У двух мышей в зоне лазерного воздействия были выявлены рецидивы опухолей (рис. 15). Обращали на себя внимание выраженные дистрофические изменения со стороны опухолевых клеток в зонах их рецидивирующего роста (рис. 16), появление многоядерных клеток (рис. 17) и патологических митозов. Регионарные подвздошные лимфатические узлы без существенных изменений относительно контроля.
3 группа. ФДТ. Е=150 Дж/см2, Ps=0,48 Вт/см2. У животных в зоне лазерного излучения были видны лишь минимальные повреждения кожи в виде небольших рубцов или струпов (рис. 18). При микроскопическом исследовании отмечалась практически полная эпителизация повреждённой кожи с неравномерным утолщением эпидермиса (рис. 19), разрастание плотной соединительной ткани на месте отсутствующих кожных придатков и деструкция подкожного мышечного слоя (рис. 20), опухолевых клеток в зоне ФДТ не обнаружено.
Рис. 18. Макрофото зоны воздействия Рис. 19. Эпителизация повреждённой ткани в зоне воздействия лазерным
лазерным излучением. кожи. излучением.
4 группа. ФДТ. Е=150 Дж/см2, Ps=1,02 Вт/см2. На 21 сут после ФДТ визуально опухолевые узлы не выявлялись. У мышей в зонах лазерного воздействия были видны небольшие плотные струпы тёмного красно-коричневого цвета (рис. 21). Под струпом просматривалась деструкция мягких тканей до бедренной кости (рис. 22). Повреждённые ткани отграничены и инфильтрированы полиморфноядерными лейкоцитами, окружены разрастающейся соединительной тканью. В зоне лазерного воздействия опухолевые клетки не выявлены.
У одной особи в области ФДТ под струпом выявлен рецидив опухоли (рис. 23), окружённый рыхлой соединительной тканью, неравномерно инфильтрированной лимфоцитами, плазматическими клетками и макрофагами.
Необходимо отметить, что в зонах фотодинамического воздействия отмечались дистрофические и деструктивные изменения со стороны крупных сосудов с гибелью эндотелия, утолщением стенок за счёт плазматического пропитывания, образованием тромбов и развитием васку-литов с периваскулярной инфильтрацией круглоклеточными элементами. Более мелкие сосуды выглядели паретически расширенными и полнокровными. Регионарные подвздошные лимфатические узлы без существенных изменений относительно контроля.
Таким образом, патоморфологическими исследованиями также подтверждены параметры эффективного проведения ФДТ карциномы Эрлиха (ФС 5 мг/кг; Е=150 Дж/см2 и Ps=0,48 Вт/см2).
Рис. 21. Струп на коже бедра мыши. Рис. 22. Зона элиминации карциномы Рис. 23. Рецидив карциномы Эрлиха
Макрофото. Эрлиха с некрозом окружающих тканей. под струпом в зоне ФДТ.
Заключение
Результаты проведённых нами комплексных исследований показали, что новый отечественный фотосенсибилизатор Фоторан Е6 обладает высокой противоопухолевой активностью in vivo для ФДТ карциномы Эрлиха. Эффективность ФДТ с Фотораном Е6 зависит от дозы ФС и параметров лазерного воздействия. Проведение ФДТ через 1 ч 30 мин - 1 ч 45 мин после введения ФС в дозе 5,0 мг/кг с параметрами лазерного воздействия Е=150 Дж/см2 и Ps=0,48 Вт/см2 позволяет достичь полной регрессии опухолевых узлов и отсутствия их рецидивирования на протяжении трёх месяцев наблюдений.
Литература
1. Абрамова О.Б., Южаков В.В., Каплан М.А., Дрожжина В.В., Береговская Е.А., Чурикова Т.П., Севанькаева Л.Е., Фомина Н.А., Цыганова М.Г., Иванов С.А., Каприн А.Д. Фотодинамическая терапия саркомы М-1 крыс с фотосенсибилизатором Фоторан е6 //Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2020. T. 170, № 10. С. 492-498.
2. Церковский Д.А., Протопович Е.Л., Козловский Д.И., Суслова В.А. Противоопухолевая эффективность контактной лучевой терапии в комбинации с фотосенсибилизатором хлоринового ряда в эксперименте //Biomedical Photonics. 2021, V. 10, N 2. P. 25-33.
3. Филоненко Е.В. Клиническое внедрение и научное развитие фотодинамической терапии в России в 2010-2020 гг. //Biomedical Photonics. 2021. V. 10, N 4. P. 4-22.
4. Yakubovskaya R.I., Morozova N.B., Pankratov A.A., Kazachkina N.I., Plyutinskaya A.D., Karmakova T.A., Andreeva T.N., Venediktova Yu.B., Plotnikova E.A., Nemtsova E.R., Sokolov V.V., Filonenko E.V., Chissov V.I., Kogan B.Ya., Butenin A.V., Feofanov A.V., Strakhovskaya M.G. Experimental photodynamic therapy: 15 years of development //Russ. J. Gen. Chem. 2015. V. 85, N 1. P. 217-239.
5. Абакушина Е.В., Романко Ю.С., Каплан М.А., Каприн А.Д. Противоопухолевый иммунный ответ и фотодинамическая терапия //Радиация и риск. 2014. Т. 23, № 4. С. 92-98.
6. Лукьянец Е.А. Поиск новых фотосенсибилизаторов для фотодинамической терапии //Фотодинамическая терапия и фотодиагностика. 2013. № 3. С. 3-16.
7. Zhang J., Jiang C., Figueiro Longo J.P., Azevedo R.B., Zhang H., Muehlmann L.A. An updated overview on the development of new photosensitizers for anticancer photodynamic therapy //Acta Pharm. Sin. B. 2018. V. 8, N 2. P. 137-146.
8. Соловьева А.Б., Аксенова Н.А., Толстых П.И., Глаголев Н.Н., Мелик-Нубаров Н.С., Иванов А.В., Волков В.И., Черняк А.В., Систер В.Г. Комплексы фотосенсибилизаторов с полимерами - современные препараты для фотодинамической терапии //Лазерная медицина. 2012. Т. 16, № 4. С. 9-15.
9. Абрамова О.Б., Дрожжина В.В., Чурикова Т.П., Козловцева Е.А., Архипова Л.М., Каплан М.А., Иванов С.А., Каприн А.Д. Фотодинамическая терапия экспериментальных опухолей различных морфологических типов с липосомальным борированным хлорином е6 //Biomedical Photonics. 2021. V. 10, N 3. P. 12-22.
10. Лощенов В.Б., Линьков К.Г., Савельева Т.А., Лощенов М.В., Модель С.С., Бородкин А.В. Аппаратурное и инструментальное обеспечение флюоресцентной диагностики и фотодинамической терапии //Фотодинамическая терапия и фотодиагностика. 2013. № 3. С. 17-25.
11. Абрамова О.Б., Дрожжина В.В., Береговская Е.А., Чурикова Т.П., Каплан М.А. Изучение динамики накопления фотосенсибилизатора - липосомального борированного хлорина Е6 - в экспериментальных опухолях различных морфологических типов //Радиационная биология. Радиоэкология. 2021. Т. 61, № 5. С. 460-470.
12. Бурмистрова Н.В., Дрожжина В.В., Каплан М.А., Южаков В.В., Бандурко Л.Н., Цыганова М.Г., Иванов С.А., Архипова Л.М., Абрамова О.Б. Изучение эффективности фотодинамической терапии карциномы Эрлиха мышей с внутривенным введением фотосенсибилизатора липосомального борированного хлорина //Радиация и риск. 2019. Т. 28, № 4. С. 96-107.
13. Gardouh A.R., Barakat B.M., Qushawy M.K.E., El-Kazzaz A.Y., Sami M.M., Zaitone S.A. Antitumor activity of a molecularly imprinted nanopreparation of 5-flurouracil against Ehrlich's carcinoma solid tumors grown in mice: Comparison to free 5-flurouracil //Chem. Biol. Interact. 2018. V. 295. P. 52-63.
Antitumor efficiency of photodynamic therapy of Ehrlich carcinoma mice with the photosensitizer Photoran E6
Abramova O.B., | Kaplan M.A. |, | Yuzhakov V.V. I, Drozhzhina V.V., | Bandurko L.N. Yakovleva N.D., Churikova T.P., Kozlovtseva E.A., Ivanov S.A., Kaprin A.D.1
A. Tsyb MRRC, Obninsk;
1 NMRRC Russian Ministry of Health, Moscow
Today, photodynamic therapy (PDT) is one of the most promising methods for the complete eradication of a number of superficial solid malignant neoplasms. In this work, we studied the effectiveness of PDT on Ehrlich carcinoma of mice with the injections of a new photosensitizer (PS) Photoran E6. To determine the optimal drug-light interval, from the time of PS injection to laser irradiation, we studied the distribution kinetics of Photoran E6 in tumors and healthy tissues surrounding them. In assessing the response of the inhibitory effect of Ehrlich carcinoma to PDT, the following indicators were used: inhibition of tumor growth (ITG, %), complete regression (CR, %), absolute growth rates of tumors (K) in mice with continued growth of neoplasia, and an increase in life expectancy (ILE, %) of individuals in the experimental groups compared with the control, according to the criterion of curing animals: the absence of signs of tumor recurrence within 90 days after therapy. The therapeutic potential of PDT for tumor cell devitalization was determined by histological examination of the areas of exposure to laser radiation at 21 d after treatment. The results showed that Photoran E6 has a high antitumor activity for PDT of solid Ehrlich carcinoma. Conducting PDT in the optimal time after the injection of PS with certain parameters of laser exposure allows to achieve the maximum inhibitory effect on malignant neoplasms. A pathomorphological study in the areas of photodynamic exposure of the surviving tumor cells was not found.
Key words: photodynamic therapy, photosensitizer, Ehrlich carcinoma, selective photosensitizer accumulation, contrast index, tumor regression, pathomorphology, tumor cell devitalization, Photoran E6.
References
1. Abramova O.B., Yuzhakov V.V., Kaplan M.A., Drozhzhina V.V., Beregovskaya E.A., Churikova T.P., Sevankaeva L.F., Fomina N.A., Tsyganova M.G., Ivanov S.A., Kaprin A.D. Photodynamic therapy of sarcoma M-1 in rats with photosensitizer Photoran E6. Bull. Exp. Biol. Med., 2021, vol. 170, pp. 479-484.
2. Tzerkovsky D.A., Protopovich Y.L., Kozlovsky D.I., Suslova V.A. Antitumor efficiency of contact radiotherapy in combination with a chlorin-based photosensitizer in experiment. Biomedical Photonics, 2021, vol. 10, no. 2, pp. 25-33. (In Russian).
3. Filonenko E.V. Clinical implementation and scientific development of photodynamic therapy in Russia in 2010-2020. Biomedical Photonics, 2021, vol. 10, no. 4, pp. 4-22. (In Russian).
4. Yakubovskaya R.I., Morozova N.B., Pankratov A.A., Kazachkina N.I., Plyutinskaya A.D., Karmakova T.A., Andreeva T.N., Venediktova Yu.B., Plotnikova E.A., Nemtsova E.R., Sokolov V.V., Filonenko E.V., Chissov V.I., Kogan B.Ya., Butenin A.V., Feofanov A.V., Strakhovskaya M.G. Experimental photodynamic therapy: 15 years of development. Russ. J. Gen. Chem., 2015, vol. 85, no. 1, pp. 217-239.
5. Abakushina E.V., Romanko Yu.S., Kaplan M.A., Kaprin A.D. Anticancer immune response and photodynamic therapy. Radiatsiya i risk - Radiation and Risk, 2014, vol. 23, no. 4, pp. 92-98. (In Russian).
6. Lukiyanets E.A. Search for new photosensitizers in photodynamic therapy. Fotodinamicheskaya terapiya i fotodiagnostika - Photodynamic Therapy and Photodiagnostics, 2013, no. 3, pp. 3-16. (In Russian).
Abramova O.B.* - Head of Lab., C. Sc., Med.; Kaplan M.A. - Head of Dep., MD, Prof.; Yuzhakov V.V. - Head of Lab., C. Sc., Med.; Drozhzhina V.V. - Researcher; Bandurko L.N. - Lead. Researcher, C. Sc., Med.; Yakovleva N.D. - Lead. Researcher, C. Sc., Biol.; Churikova T.P. - Research Assistant; Kozlovtseva E.A. - Research Assistant; Ivanov S.A. - Director, MD, Prof. A. Tsyb MRRC. ^prin A.D. - General Director, Academician of RAS, MD, Prof. NMRRC.
•Contacts: 4 Korolyov str., Obninsk, Kaluga region, Russia, 249035. Tel.: + 7 910 510 08 62; e-mail: olyabramova@gmail.com.
7. Zhang J., Jiang C., Figueiro Longo J.P., Azevedo R.B., Zhang H., Muehlmann L.A. An updated overview on the development of new photosensitizers for anticancer photodynamic therapy. Acta Pharm. Sin. B, 2018, vol. 8, no. 2, pp. 137-146.
8. Solovieva A.B., Aksenova N.A., Tolstih P.I., Glagolev N.N., Melik-Nubarov N.S., Ivanov A.V., Volkov V.I., Chernyak A.V., Sister V.G. Photosensitizer-polymer complexes as modern preparations for photodynamic therapy. Lazernaya meditsina - Laser Medicine, 2012, vol.16, no. 4, pp. 9-15. (In Russian).
9. Abramova O.B., Drozhzhina V.V., Churikova T.P., Kozlovtceva E.A., Arkhipova L.M., Kaplan M.A., Ivanov S.A., Kaprin A.D. Photodynamic therapy of the experimental tumors of different morphological types with liposomal boronated chlorin е6. Biomedical Photonics, 2021, vol. 10, no. 3, pp.12-22. (In Russian).
10. Loschenov V.B., Linkov K.G., Savelieva T.A., Loschenov M.V., Model S.S., Borodkin A.V. Hardware and tool equipment for fluorescence diagnostics and photodynamic therapy. Fotodinamicheskaya terapiya i foto-diagnostika - Photodynamic Therapy and Photodiagnostics, 2013, no. 3, pp. 17-25. (In Russian).
11. Abramova O.B., Drozhzhina V.V., Beregovskaya E.A., Churikova T.P., Kaplan M.A. Study of the dynamics of the accumulation of the photosensitizer - liposomal borined chlorine e6 - in experimental tumors of various morphological types. Radiatsionnaya biologiya. Radioekologiya - Radiation Biology. Radioecology, 2021, vol. 61, no. 5, pp. 460-470. (In Russian).
12. Burmistrova N.V., Drozhzhina V.V., Kaplan M.A., Yuzhakov V.V., Bandurko L.N., Tsyganova M.G., Ivanov S.A., Arkhipova L.M., Abramova O.B. Study of efficiency of photodynamictherapy of Earlich carcinoma mice with intravenous introduction of photosensibilizer of liposomal boronatedchlorine e6. Radiatsia I risk - Radiation and Risk, 2019, vol. 28, no. 4, pp. 96-107. (In Russian).
13. Gardouh A.R., Barakat B.M., Qushawy M.K.E., El-Kazzaz A.Y., Sami M.M., Zaitone S.A. Antitumor activity of a molecularly imprinted nanopreparation of 5-flurouracil against Ehrlich's carcinoma solid tumors grown in mice: Comparison to free 5-flurouracil. Chem. Biol. Interact., 2018, vol. 295, pp. 52-63.
