RU2440158C2 - Method of photodynamic therapy of subjects with malignant tumours - Google Patents

Method of photodynamic therapy of subjects with malignant tumours Download PDF

Info

Publication number
RU2440158C2
RU2440158C2 RU2010106294/14A RU2010106294A RU2440158C2 RU 2440158 C2 RU2440158 C2 RU 2440158C2 RU 2010106294/14 A RU2010106294/14 A RU 2010106294/14A RU 2010106294 A RU2010106294 A RU 2010106294A RU 2440158 C2 RU2440158 C2 RU 2440158C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cells
stem cells
emulsion
tumor
nanoparticles
Prior art date
Application number
RU2010106294/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010106294A (en
Inventor
Юрий Александрович Белый (RU)
Юрий Александрович Белый
Николай Ильич Кукушкин (RU)
Николай Ильич Кукушкин
Алла Николаевна Склифас (RU)
Алла Николаевна Склифас
Андрей Александрович Темнов (RU)
Андрей Александрович Темнов
Александр Владимирович Терещенко (RU)
Александр Владимирович Терещенко
Original Assignee
Юрий Александрович Белый
Николай Ильич Кукушкин
Алла Николаевна Склифас
Андрей Александрович Темнов
Александр Владимирович Терещенко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Александрович Белый, Николай Ильич Кукушкин, Алла Николаевна Склифас, Андрей Александрович Темнов, Александр Владимирович Терещенко filed Critical Юрий Александрович Белый
Priority to RU2010106294/14A priority Critical patent/RU2440158C2/en
Publication of RU2010106294A publication Critical patent/RU2010106294A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2440158C2 publication Critical patent/RU2440158C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention relates to medicine, photodynamic therapy of tumours. Photosensitiser (PS), in particular radachlorine is added to nanoparticles of emulsion of perfluorocarbons (PFC), consisting of perfluorodecalin and perfluoromethylcyclohexylpiperidine, stabilised with proxanol 268 solution. Emulsion of PFC with PS is added to stem cells of bone marrow (SCBM), in particular, autologic. Their joined cultivation is carried out, after which SCBM is introduced to subject with malignant tumour, in particular breast tumour. Zone of tumour growth is subjected to impact by light irradiation in dose sufficient for complete or partial tumour destruction. Subject can be represented by a mammal, in particular, human being.
EFFECT: method ensures targeted impact, complete or partial tumour regress, excludes systemic phototoxic injuries.
6 cl, 3 ex, 3 dwg

Description

Изобретение относится к медицине и предназначено для фотодинамической терапии субъектов, страдающих злокачественными опухолями.The invention relates to medicine, and is intended for photodynamic therapy of subjects suffering from malignant tumors.

В последние годы отмечается повышенный интерес исследователей к экспериментально-клиническому изучению фотодинамической терапии (ФДТ), как перспективного направления в лечении злокачественных новообразований, а также ряда неонкологических заболеваний, в основе развития которых лежат процессы активного неоангиогенеза и пролиферации (Каплан М.А., 1992-2008, Миронов А.Ф., 1993-1996; Странадко Е.Ф., 1993-2008).In recent years, researchers have shown increased interest in the experimental and clinical study of photodynamic therapy (PDT), as a promising direction in the treatment of malignant neoplasms, as well as a number of non-cancer diseases, the development of which are based on the processes of active neoangiogenesis and proliferation (Kaplan MA, 1992 -2008, Mironov A.F., 1993-1996; Stranadko E.F., 1993-2008).

По современным представлениям механизмы действия ФДТ основаны на селективной аккумуляции введенных в организм фотосенсибилизирующих препаратов в клетках с повышенной митотической активностью (в опухолевых клетках, эндотелии новообразованных сосудов и др.). Последующее облучение патологического очага светом с длиной волны, соответствующей максимуму полосы поглощения введенного фотосенсибилизатора (ФС), индуцирует фотохимические реакции в сенсибилизированных клетках и тканях с выделением синглетного кислорода и свободных радикалов - высокоактивных биологических окислителей, что приводит к фототоксическому повреждению патологически измененных клеток (Jori G. et al., 1983; Kessel D., 1997). Кроме того, также имеет место деструкция эндотелия кровеносных сосудов в зоне лазерного облучения, в результате которой имеет место тромбоз сосудов и нарушение питания в опухоли.According to modern concepts, the mechanisms of PDT action are based on the selective accumulation of photosensitizing drugs introduced into the body in cells with increased mitotic activity (in tumor cells, endothelium of newly formed vessels, etc.). Subsequent irradiation of the pathological focus with light with a wavelength corresponding to the maximum absorption band of the introduced photosensitizer (PS) induces photochemical reactions in sensitized cells and tissues with the release of singlet oxygen and free radicals - highly active biological oxidizing agents, which leads to phototoxic damage to pathologically altered cells (Jori G . et al., 1983; Kessel D., 1997). In addition, there is also destruction of the blood vessel endothelium in the laser irradiation zone, which results in vascular thrombosis and malnutrition in the tumor.

Вышеуказанная избирательность действия определяет несомненные преимущества ФДТ для использования в медицине. Прежде всего это возможность достижения необходимого лечебного эффекта (облитерации неоваскулярной сети или радикального разрушения новообразования) при минимальном повреждении окружающих структур, имеющих важное значение для сохранения необходимых функций.The above selectivity of action determines the undoubted advantages of PDT for use in medicine. First of all, it is the opportunity to achieve the necessary therapeutic effect (obliteration of the neovascular network or radical destruction of the neoplasm) with minimal damage to surrounding structures, which are important for maintaining the necessary functions.

На сегодняшний день в медицине накоплен достаточный клинический опыт по эффективному применению ФДТ в лечении злокачественных новообразований (рака кожи, нижней губы, метастатических поражений кожи, рака молочной железы, в комбинированном лечении трахеобронхиального рака, рака пищевода, мочевого пузыря и др.), а также неопухолевых заболеваний.To date, medicine has accumulated sufficient clinical experience in the effective use of PDT in the treatment of malignant neoplasms (skin cancer, lower lip, metastatic skin lesions, breast cancer, in the combined treatment of tracheobronchial cancer, cancer of the esophagus, bladder, etc.), as well as non-tumor diseases.

Весомый вклад в развитие данного направления внесли российские ученые: М.А.Каплан (1993-2008), А.Ф.Миронов (1996-1998), Е.Ф.Странадко (1993-2008), М.Л.Гельфонд (2000-2008).A significant contribution to the development of this direction was made by Russian scientists: M.A. Kaplan (1993-2008), A.F. Mironov (1996-1998), E.F. Stranadko (1993-2008), M.L. Gelfond (2000 -2008).

Появление ФС нового поколения, в частности препаратов хлоринового ряда «Фотодитазин», «Радахлорин» (Россия), «Фотолон» (Беларусь), обладающих высокой фотодинамической активностью при низкой кожной фототоксичности и быстрой элиминации из организма, а также совершенствование лазерной техники открывает перспективы широкого внедрения метода ФДТ в практику.The emergence of a new generation of PSs, in particular the photoditazine, Radachlorin (Russia), Photolon (Belarus) chlorine preparations, which have high photodynamic activity with low skin phototoxicity and rapid elimination from the body, as well as the improvement of laser technology, open up prospects for wide introducing the PDT method into practice.

Однако метод ФДТ обладает рядом существенных недостатков, связанных с природой использующихся активных начал, в частности имеет место наличие длительной кожной фототоксичности, требующей строгого соблюдения пациентами ограничений светового режима, либо высокой общей токсичности самих препаратов (Будзинская М.В., Лихванцева В.Г., 2005; Kliman G.,1994; Puliafito C.A. et al., 2002).However, the PDT method has a number of significant drawbacks associated with the nature of the active principles used, in particular, there is prolonged skin phototoxicity, requiring strict observance by patients of the limitations of the light regime, or high general toxicity of the drugs themselves (Budzinskaya M.V., Likhvantseva V.G. , 2005; Kliman G., 1994; Puliafito CA et al., 2002).

Иллюстрацией вышеуказанного служит, например, способ проведения фотодинамической терпи у больных злокачественными опухолями, выбранный нами в качестве прототипа, при котором фотодинамическую терапию осуществляют путем введения ФС фотосенса в дозе 0,3-0,8 мг/кг веса тела с последующим воздействием на зону опухолевого роста лазерным облучением с плотностью энергии облучения 300-600 Дж/см2. Особенность заявляемого способа лечения заключается в том, что фотодинамическую терапию проводят пролонгированно в течение 5-10 сеансов, с интервалом между сеансами 24 ч и фракционированием терапевтической дозы лазерного облучения, при этом плотность энергии облучения составляет 30-60 Дж/см2 за каждый сеанс лечения, ФС вводят больному внутривенно однократно за 1-1,5 ч до проведения первого сеанса (патент РФ №2161053, 27.12.2000).An illustration of the above is, for example, the method of conducting photodynamic tolerance in patients with malignant tumors, which we selected as a prototype, in which photodynamic therapy is carried out by administering photosensitivity PS at a dose of 0.3-0.8 mg / kg body weight, followed by exposure to the tumor area growth by laser irradiation with a radiation energy density of 300-600 J / cm 2 . A feature of the proposed method of treatment is that photodynamic therapy is carried out for 5-10 sessions, with an interval between sessions of 24 hours and fractionation of the therapeutic dose of laser radiation, while the radiation energy density is 30-60 J / cm 2 for each treatment session , FS is administered to the patient intravenously once for 1-1.5 hours before the first session (RF patent No. 2161053, 12/27/2000).

Однако, как видно из анализа данного способа, даже сложные ухищрения в виде фракционирования доз не позволяют преодолеть ограничения, накладываемые на использование фотосенсибилизаторов.However, as can be seen from the analysis of this method, even complex tricks in the form of fractionation of doses do not allow to overcome the restrictions imposed on the use of photosensitizers.

Вышеизложенное послужило основанием для проведения исследований по поиску методов, направленных на уменьшение побочных эффектов, присущих данной терапии, при сохранении ее эффективности.The foregoing served as the basis for research on the search for methods aimed at reducing the side effects inherent in this therapy, while maintaining its effectiveness.

На сегодняшний день большое распространение получили методы, основанные на использовании стволовых клеток.To date, methods based on the use of stem cells have become very widespread.

Стволовые клетки обладают целым рядом характерных особенностей: они способны к самовозобновлению и к мультилинейной дифференцировке. Между стволовой клеткой и ее терминальным потомством обычно имеется несколько промежуточных клеток с возрастающей способностью к дифференцировке. Стволовые клетки недифференцированы и в большинстве тканей не способны выполнять специальные функции.Stem cells have a number of characteristic features: they are capable of self-renewal and multilinear differentiation. Between a stem cell and its terminal progeny there are usually several intermediate cells with increasing ability to differentiate. Stem cells are undifferentiated and are not capable of performing special functions in most tissues.

Первоначальные исследования концентрировались на гемопоэтических стволовых клетках костного мозга, и они сегодня достаточно хорошо изучены. Сейчас известно, что стволовые клетки существуют в большинстве органов. В органах они составляют незначительную популяцию, обычно 1-2% от общего числа клеток. До недавнего времени считали, что органоспецифичные стволовые клетки в дифференцировке ограничиваются своим происхождением. В последнее время доказано, что стволовые клетки могут обладать намного более широкими возможностями дифференцировки. Стволовые клетки стромы костного мозга могут дифференцироваться в мышечную, костную ткань, клетки печени, почки, кардиомиоциты и т.д. Это послужило толчком для лечения ряда заболеваний с использованием стволовых клеток, в частности клеток костного мозга (см., например, Смолянинов А.Б. и др. Клеточные технологии при ишемической болезни сердца. АГ-инфо, 2006, №2, с.6-15).Initial studies focused on hematopoietic stem cells of the bone marrow, and today they are fairly well understood. It is now known that stem cells exist in most organs. In organs, they make up a small population, usually 1-2% of the total number of cells. Until recently, it was believed that organ-specific stem cells in differentiation are limited by their origin. Recently, it has been proven that stem cells can have much wider differentiation capabilities. Bone marrow stromal stem cells can differentiate into muscle, bone tissue, liver cells, kidneys, cardiomyocytes, etc. This served as an impetus for the treatment of a number of diseases using stem cells, in particular bone marrow cells (see, for example, Smolyaninov A.B. et al. Cellular technologies for coronary heart disease. AG-info, 2006, No. 2, p.6 -fifteen).

Также имеет место использование и другого свойства стволовых клеток - как метчиков процессов, связанных с активной пролиферацией. К стволовой клетке «цепляется» маркер и после этого отслеживается судьба данной клетки.Also, there is the use of another property of stem cells - as process taps associated with active proliferation. A marker “clings” to a stem cell and after that the fate of this cell is monitored.

Эмульсии на основе ПФУ традиционно рассматриваются в качестве плазмозаменителей с газотранспортной функцией (Geyer R.P. Perfluorochemicals as oxygen transport vehicles // Biomater. Artif. Cells Artif. Organs., 1988, Vol.16, N1-3. P.455-457). Кроме того, перфторуглеродные наночастицы (НЧ) могут использоваться для визуализации тканей организма (магнитно-резонансная томография, рентгеноконтрастирование) (Winter P.M., Cai K., Caruthers S.D., Wickline S.A., Lanza G.M. // Expert Rev Med Devices. 2007 Mar; 4(2):137-145). В последнее время появились работы, в которых наночастицы ПФУ эмульсий используются как метчики стволовых клеток (Kathryn С. и др., 19F magnetic resonance imaging for stem/progenitor cell tracking with multiple unique perfluorocarbon nanobeacons, The FASEB Journal, 2007 June, vol.21, p.1647-1654). Мечение стволовых клеток перфторуглеродными наночастицами, которые легко детектируются с помощью магнитно-резонансной томографии, рентгена и газохроматографически, по предположению авторов вышеуказанной статьи, позволит отслеживать судьбу трансплантированных клеток в организме, используемых для активации роста сосудов в конечностях страдающих диабетом пациентов, восстановления сосудов, поврежденных при инфаркте или при проведении операции шунтирования, проведения мониторинга опухолей. Это позволит также наблюдать за динамикой лечения и оценивать его эффективность.PFC-based emulsions are traditionally regarded as plasma substitutes with gas transport function (Geyer RP Perfluorochemicals as oxygen transport vehicles // Biomater. Artif. Cells Artif. Organs., 1988, Vol.16, N1-3. P.455-457). In addition, perfluorocarbon nanoparticles (NPs) can be used to visualize body tissues (magnetic resonance imaging, X-ray contrast) (Winter PM, Cai K., Caruthers SD, Wickline SA, Lanza GM // Expert Rev Med Devices. 2007 Mar; 4 ( 2): 137-145). Recently, studies have appeared in which PFC nanoparticles of emulsions are used as stem cell taps (Kathryn S. et al., 19 F magnetic resonance imaging for stem / progenitor cell tracking with multiple unique perfluorocarbon nanobeacons, The FASEB Journal, 2007 June, vol. 21, p. 1647-1654). Labeling of stem cells with perfluorocarbon nanoparticles, which are easily detected using magnetic resonance imaging, X-ray and gas chromatography, as suggested by the authors of the above article, will allow tracking the fate of transplanted cells in the body, used to activate vascular growth in the extremities of diabetic patients, and restore vessels damaged during myocardial infarction or during shunt surgery, monitoring of tumors This will also allow you to monitor the dynamics of treatment and evaluate its effectiveness.

Кроме того, известно, что наночастицы ПФУ эмульсии, стабилизированные неиогенными поверхностно-активными веществами (ПАВ) (проксанолами, плюрониками и т.д.), обладают способностью сорбировать и прочно удерживать различные биологически активные вещества (Norman M.E., Williams Р., Illum L. / J. of Biomedical Materials Research, 1993, vol.27, р.861-866). Можно предположить, что сорбированные на частицах лекарственные вещества с частицами ПФУ эмульсий будут проникать внутрь стволовых клеток и транспортироваться с ними к органам и тканям.In addition, it is known that PFC nanoparticles emulsions stabilized with non-ionic surface-active substances (surfactants) (proxanols, pluronics, etc.) have the ability to sorb and firmly hold various biologically active substances (Norman ME, Williams P., Illum L / J. of Biomedical Materials Research, 1993, vol. 27, p. 861-866). It can be assumed that drug substances sorbed on particles with particles of PFC emulsions will penetrate inside the stem cells and be transported with them to organs and tissues.

Учитывая вышесказанное, нами было предложено при помощи наночастиц ПФУ эмульсий сорбировать лекарственный препарат - ФС на стволовых клетках костного мозга и с их помощью доставлять данный препарат в злокачественную опухоль с последующим проведением ФДТ.Based on the foregoing, we proposed using sorbent PFC emulsions nanoparticles to sorb a drug - PS on bone marrow stem cells and with their help deliver this drug to a malignant tumor followed by PDT.

Таким образом достигается адрессность воздействия и исключается наличие системных фототоксических поражений. Кроме того, нами неожиданно было установлено, что клетки, «нагруженные» ФС, сохраняют его в течение длительного времени.Thus, addressing of the effect is achieved and the presence of systemic phototoxic lesions is excluded. In addition, we unexpectedly found that cells “loaded” with FS retain it for a long time.

С учетом вышеизложенного нами был предложен способ фотодинамической терапии у субъектов, страдающих злокачественными опухолями, включающий проведение фотодинамической терапии (ФДТ), при котором осуществляют следующие этапы:In view of the foregoing, we have proposed a method of photodynamic therapy in subjects suffering from malignant tumors, including photodynamic therapy (PDT), in which the following steps are carried out:

а) проводят добавление ФС к эмульсии перфторуглеродов (ПФУ), включающей по крайней мере перфтордекалин и перфторметилциклогексилпипередин, стабилизированных раствором проксанола 268;a) add FS to an emulsion of perfluorocarbons (PFCs), including at least perfluorodecalin and perfluoromethylcyclohexyl piperedine stabilized with a solution of proxanol 268;

б) добавляют эмульсию ПФУ с ФС к стволовым клеткам костного мозга (СККМ) и проводят их совместное культивирование;b) add an emulsion of PFCs with FS to bone marrow stem cells (BCCM) and carry out their joint cultivation;

в) осуществляют введение СККМ после культивирования субъекту, страдающему злокачественными опухолями;c) administering CCM after cultivation to a subject suffering from malignant tumors;

г) на зону опухолевого роста воздействуют световым облучением в дозе, достаточной для полного или частичного разрушения опухолиd) the tumor growth zone is exposed to light radiation in a dose sufficient to completely or partially destroy the tumor

При этом в качестве субъекта выступает млекопитающее, в частности человек.Moreover, a mammal, in particular a human, acts as a subject.

Техническими результатами предлагаемого нами способа являются адрессность воздействия и исключение наличия системных фототоксических поражений. Кроме того, нами неожиданно было установлено, что клетки, «нагруженные» ФС, сохраняют его в течение длительного времени. Также в результате осуществления заявляемого способа достигается полный или частичный регресс опухоли.The technical results of our proposed method are addressing effects and the exclusion of systemic phototoxic lesions. In addition, we unexpectedly found that cells “loaded” with FS retain it for a long time. Also, as a result of the implementation of the proposed method, full or partial tumor regression is achieved.

Ниже данный способ подтверждается следующими примерами частного выполнения.Below this method is confirmed by the following examples of private execution.

Пример 1. Первая фаза экспериментов.Example 1. The first phase of the experiments.

Предварительно в результате проведенных нами исследований было показано, что клетки, «нагруженные» ФС, встраиваются тропную ткань и препарат при этом сохранят свою активность.Previously, as a result of our studies, it was shown that cells “loaded” with FS incorporate tropic tissue and the drug will retain its activity.

ПФУ эмульсия. В работе использовались наночастицы ПФУ эмульсии, состоящие из смеси перфторуглеродов: перфтордекалина и перфторметилциклогексилпипередина, в соотношении 9:1 об.%, стабилизированных 4% раствором проксанола 268.PFC emulsion. We used nanoparticles of PFC emulsions, consisting of a mixture of perfluorocarbons: perfluorodecalin and perfluoromethylcyclohexyl piperidine, in a ratio of 9: 1 vol.%, Stabilized with a 4% solution of proxanol 268.

Сорбция ФС на частицах ПФУ эмульсии. В качестве ФС использовали «Радахлорин», который представляет собой композицию из трех циклических тетрапирролов хлориновой природы (с гидрированным кольцом D), основной из которых - хлорин Е6 (70,0-90,0%), обладает интенсивной полосой поглощения в длинноволновой части спектра, с пиком поглощения 662 нм, производится ООО «РАДА-ФАРМА» (Москва, Россия).Sorption of PS on particles of PFC emulsion. As the FS, Radachlorin was used, which is a composition of three cyclic tetrapyrroles of chlorin nature (with a hydrogenated ring D), the main of which is chlorin E 6 (70.0-90.0%), which has an intense absorption band in the long-wavelength part spectrum, with an absorption peak of 662 nm, is produced by RADA-PHARMA LLC (Moscow, Russia).

7 мг Радахлорина добавляли к 1 мл эмульсии ПФУ, встряхивали в течение 5 мин. Затем частицы эмульсии осаждали центрифугированием в течение 30 мин при 4000 об/мин, надосадочную жидкость сливали, осадок ресуспендировали в растворе Хенкса. Процедуру осаждения и отмывки наночастиц раствором Хенкса повторяли трижды.7 mg of Radachlorin was added to 1 ml of PFC emulsion, shaken for 5 minutes. Then, the emulsion particles were precipitated by centrifugation for 30 min at 4000 rpm, the supernatant was drained, and the precipitate was resuspended in Hanks solution. The procedure of deposition and washing of nanoparticles with a Hanks solution was repeated three times.

Получение стволовых и прогениторных клеток. В качестве доноров стволовых и прогениторных клеток были использованы мыши линии C 57 black10 GFP, цитоплазма которых содержит белок, флюоресцирующий (зеленый цвет) под действие УФ-излучения. Клетки костного мозга выделяли из бедренной кости и культивировали в среде DMEM, содержащей 10% эмбриональной телячьей сыворотки, 5 мкг/л инсулина, 10 нМ дексаметазона, в течение 5 дней при 37°С.Obtaining stem and progenitor cells. C 57 black10 GFP mice were used as stem and progenitor cell donors, the cytoplasm of which contains a protein that fluoresces (green) under the influence of UV radiation. Bone marrow cells were isolated from the femur and cultured in DMEM medium containing 10% fetal calf serum, 5 μg / L insulin, 10 nM dexamethasone, for 5 days at 37 ° C.

Введение наночастиц с радахлорином в стволовые клетки. После 5 дней культивирования к клеткам костного мозга добавляли наночастицы, содержащие радахлорин, и инкубировали в течение 30 минут при 37°С. После 5-кратной отмывки раствором Хенкса клетки снимали трипсином и трансплантировали реципиенту в/в и в/б в дозе от 2×104 до 2×107 клеток. Реципиентами являлись однородные по группе беспородные мыши, не содержащие GFP и содержащиеся в условиях вивария.The introduction of nanoparticles with radachlorin into stem cells. After 5 days of cultivation, nanoparticles containing radachlorin were added to the bone marrow cells and incubated for 30 minutes at 37 ° C. After 5-fold washing with Hanks' solution, the cells were removed with trypsin and transplanted to the recipient IV and IV at a dose of 2 × 10 4 to 2 × 10 7 cells. The recipients were outbred mice, homogeneous in the group, not containing GFP and contained in vivarium conditions.

Через 3-7 дней после трансплантации животных забивали, извлекали костный мозг и готовили клеточную суспензию. Под микроскопом в УФ-диапазоне проводили поиск клеток, содержащих зеленый белок, и после обнаружения клетки облучали лазером (662 нм) мощностью 1 Дж/см2 в течение 1 минуты. Затем в видимом свете проводили фотографирование облученной клетки в течение 3 минут с интервалом 15 секунд.3-7 days after transplantation, the animals were sacrificed, bone marrow was removed and a cell suspension was prepared. Under a microscope, in the UV range, cells containing green protein were searched, and after detection, the cells were irradiated with a laser (662 nm) with a power of 1 J / cm 2 for 1 minute. Then, photographing the irradiated cell for 3 minutes with an interval of 15 seconds was carried out in visible light.

При проведении исследований в качестве источника светового излучения использовали полупроводниковый лазерный аппарат «ЛАМИ» с длиной волны лазерного излучения 662 нм, что соответствует максимуму спектрального поглощения используемых фотосенсибилизаторов мощностью излучения на конце световода 1,3 Вт, рег. номер 29/10020203/5212-03 (20.05.2003 г.) код ОКП 944420, класс II А.When conducting research, a LAMI semiconductor laser apparatus with a wavelength of laser radiation of 662 nm was used as a light source, which corresponds to the maximum spectral absorption of the photosensitizers used with a radiation power of 1.3 W at the end of the fiber, reg. number 29/10020203 / 5212-03 (05/20/2003) OKP code 944420, class II A.

В ходе работы было показано, что наночастицы ПФУ, содержащие ФС, проникают внутрь стволовых клеток костного мозга (фиг.1).In the course of the work, it was shown that PFC nanoparticles containing PS penetrate the bone marrow stem cells (Fig. 1).

После облучения лазером образуются активные формы кислорода, которые вызывают разрушение мембраны клеток (фиг.2).After laser irradiation, reactive oxygen species are formed that cause destruction of the cell membrane (FIG. 2).

Также было показано, что поглощенные частицы остаются в цитоплазме клеток, сохраняя способность образовывать активные формы кислорода в течение всего времени культивирования (до 20 дней наблюдения).It was also shown that the absorbed particles remain in the cytoplasm of the cells, while maintaining the ability to form reactive oxygen species throughout the entire cultivation time (up to 20 days of observation).

Представленные результаты показывают, что наночастицы эмульсии ПФУ, при инкубации со стволовыми клетками, поглощаются ими. Стволовые клетки донора, содержащие наночастицы с сорбированным на них ФС и введенные внутривенно и внутрибрюшинно мышам с GFP-белоком, обнаруживаются в костном мозге реципиента. Это говорит о том, что клетки сохранили свою физиологическую активность. Как показали эксперименты, связанный с наночастицами радахлорин проникает внутрь стволовых клеток и также сохраняет свою активность длительное время (до 20 дней наблюдения). При обработке клеток, содержащих наначастицы с радахлорином, лазером мощностью 1 Дж/см2 выделяются активные формы кислорода, что приводит к гибели клетки (фиг.2). В экспериментах также in vitro показано, что нагруженные свободными наночастицами и наночастицами с сорбированным радахлорином стволовые клетки по скорости деления, распластыванию на пластиковой подложке, образованию монослоя не отличались от контрольных. При введении в организм реципиета меченные GFP-белком клетки находили в костном мозге, печени и селезенке, что говорит об их свободной миграции. Что касается сорбированного на частицах эмульсии и включенного в клетку радахлорина, он в условиях культивирования (37°С) сохраняет свою активность (способность при облучении лазером выделять активные формы кислорода) до 20 дней культивирования клеток. В организме мы также наблюдаем активность препарата, включенного в клетку, достаточно длительное время (до 5-7 суток наблюдения). После обработки лазером клетка, содержащая наночастицы с радахлорином, погибает, в то время как находящиеся рядом контрольные клетки не реагируют на облучение.The presented results show that nanoparticles of PFC emulsion, when incubated with stem cells, are absorbed by them. Donor stem cells containing nanoparticles with PS adsorbed onto them and injected intravenously and intraperitoneally to mice with GFP protein are found in the recipient's bone marrow. This suggests that the cells retained their physiological activity. As shown by experiments, the nanoparticle-bound radachlorin penetrates into stem cells and also retains its activity for a long time (up to 20 days of observation). When processing cells containing nanoparticles with radachlorin, a laser with a power of 1 J / cm 2 active forms of oxygen are released, which leads to cell death (figure 2). In vitro experiments also showed that stem cells loaded with free nanoparticles and nanoparticles with sorbed radachlorine did not differ from the control in the rate of division, spreading on a plastic substrate, and the formation of a monolayer. When introduced into the body of the recipient, GFP-protein-labeled cells were found in the bone marrow, liver and spleen, which indicates their free migration. As for the emulsion adsorbed on particles and included in the cell, radachlorin, under cultivation conditions (37 ° C) it retains its activity (the ability to emit reactive oxygen species under laser irradiation) for up to 20 days of cell cultivation. In the body, we also observe the activity of the drug included in the cell for a sufficiently long time (up to 5-7 days of observation). After laser treatment, a cell containing nanoparticles with radachlorine dies, while nearby control cells do not respond to radiation.

На основе полученных данных становится очевидным возможность использования стволовых клеток для транспорта лекарственных веществ в организме.Based on the data obtained, the possibility of using stem cells for the transport of drugs in the body becomes apparent.

Пример 2. Вторая фаза экспериментов.Example 2. The second phase of the experiments.

Цель данной фазы заключалась в выяснении вопроса о том, имеет ли место накопление стволовых клеток с ФС в опухолевой ткани.The purpose of this phase was to elucidate the question of whether there is an accumulation of stem cells with FS in the tumor tissue.

Приготовление ПФУ эмульсии, сорбцию ФС на частицах ПФУ эмульсии и получение стволовых клеток осуществляли способом, описанным в примере 1.The preparation of PFC emulsions, the sorption of PS on the particles of PFC emulsion, and the production of stem cells was carried out by the method described in example 1.

Введение наночастиц с радахлорином в стволовые клетки. После 5 дней культивирования к клеткам костного мозга добавляли наночастицы, содержащие радахлорин, и инкубировали в течение 30 минут при 37°С. После 5-кратной отмывки раствором Хенкса клетки снимали трипсином и трансплантировали реципиенту в/в в дозе от 2×104 до 2×107 клеток. Реципиентами являлись мыши линии С 57 black, не содержащие GFP и содержащиеся в условиях вивария. У данных животных развивался спонтанный рак молочной железы.The introduction of nanoparticles with radachlorin into stem cells. After 5 days of cultivation, nanoparticles containing radachlorin were added to the bone marrow cells and incubated for 30 minutes at 37 ° C. After 5-fold washing with Hanks's solution, the cells were removed with trypsin and transplanted to the recipient iv in a dose of 2 × 10 4 to 2 × 10 7 cells. The recipients were C 57 black mice that did not contain GFP and were kept under vivarium conditions. These animals developed spontaneous breast cancer.

Через 5 дней после трансплантации животных забивали, извлекали опухоль, печень, селезенку. Выделенные ткани подвергали газовой хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией для количественного определения уровня фторуглеродов.5 days after transplantation, the animals were killed, the tumor, liver, and spleen were removed. The isolated tissues were subjected to gas chromatography in combination with mass spectrometry to quantify the level of fluorocarbons.

В результате проведенного исследования было показано (фиг.3), что ткань опухоли (105±25 мг) накапливает около 30% клеток, содержащих фторуглеродные частицы (32±5%) с ФС. При этом печень накапливает 8±3%, селезенка 5±2%. Масса самих животных составляла 28,5±4,2 г.As a result of the study, it was shown (Fig. 3) that tumor tissue (105 ± 25 mg) accumulates about 30% of cells containing fluorocarbon particles (32 ± 5%) with PS. In this case, the liver accumulates 8 ± 3%, the spleen 5 ± 2%. The mass of the animals themselves was 28.5 ± 4.2 g.

Введение стволовых клеток с ФС у здоровых беспородных мышей показало следующее распределение клеток: печень 7±2%, селезенка 6±2%, костный мозг 10±2%. Масса самих животных составляла 25,4±3,9 г.The introduction of stem cells with FS in healthy outbred mice showed the following cell distribution: liver 7 ± 2%, spleen 6 ± 2%, bone marrow 10 ± 2%. The mass of the animals themselves was 25.4 ± 3.9 g.

Из проведенного исследования видно, что накопление стволовых клеток с ФС осуществляется прежде всего в активно растущей ткани - в опухоли. Эти данные согласуются с известными нам работами по распределению стволовых клеток в организме.It can be seen from the study that the accumulation of stem cells with FS is carried out primarily in actively growing tissue - in the tumor. These data are consistent with the known work on the distribution of stem cells in the body.

Пример 3. Третья фаза экспериментов.Example 3. The third phase of the experiments.

Цель данной фазы заключалась в выяснении вопроса о том, имеет ли место повреждение опухоли за счет действия ФС при воздействии на нее лазерным излучением.The purpose of this phase was to elucidate the question of whether there is a tumor damage due to the action of the FS when exposed to it by laser radiation.

Приготовление ПФУ эмульсии, сорбцию ФС на частицах ПФУ эмульсии и получение стволовых клеток осуществляли способом, описанным в примере 1.The preparation of PFC emulsions, the sorption of PS on the particles of PFC emulsion, and the production of stem cells was carried out by the method described in example 1.

Введение наночастиц с радахлорином в стволовые клетки. После 5 дней культивирования к клеткам костного мозга добавляли наночастицы, содержащие радахлорин, и инкубировали в течение 30 минут при 37°С. После 5-кратной отмывки раствором Хенкса клетки снимали трипсином и трансплантировали реципиенту в/в в дозе от 2×104 до 2×107 клеток. Реципиентами являлись мыши линии С 57 black, не содержащие GFP и содержащиеся в условиях вивария. У данных животных развивался спонтанный рак молочной железы. Всего для эксперимента было взято 63 мыши.The introduction of nanoparticles with radachlorin into stem cells. After 5 days of cultivation, nanoparticles containing radachlorin were added to the bone marrow cells and incubated for 30 minutes at 37 ° C. After 5-fold washing with Hanks's solution, the cells were removed with trypsin and transplanted to the recipient iv in a dose of 2 × 10 4 to 2 × 10 7 cells. The recipients were C 57 black mice that did not contain GFP and were kept under vivarium conditions. These animals developed spontaneous breast cancer. In total, 63 mice were taken for the experiment.

Через 5 дней после трансплантации животных облучали контактным способом с помощью микролинзы на поверхность ткани в зоне опухоли. В качестве светового излучения использовали полупроводниковый лазерный аппарат «ЛАМИ» с длиной волны лазерного излучения 662 нм.5 days after transplantation, the animals were irradiated by contact using a microlens on the surface of the tissue in the tumor area. As the light radiation used a semiconductor laser apparatus "LAMI" with a wavelength of laser radiation of 662 nm.

ФДТ осуществляли при следующих параметрах: плотность энергии лазерного излучения 200-300 Дж/см2, плотность мощности 0,141-0,39 Вт/см2. Продолжительность облучения (Т, мин) определяли по формуле: Т=E/Ps, где Ps - плотность мощности излучения (Вт/см2), Е - заданная величина плотности энергии (доза лазерного облучения).PDT was carried out with the following parameters: laser energy density of 200-300 J / cm 2 , power density of 0.141-0.39 W / cm 2 . The duration of irradiation (T, min) was determined by the formula: T = E / P s , where P s is the radiation power density (W / cm 2 ), E is the specified value of the energy density (laser radiation dose).

Psв/S, где Рв - мощность лазерного излучения на выходе световода (Вт),P s = P in / S, where P in is the laser radiation power at the output of the fiber (W),

S - площадь светового пятна (см2). С целью облегчения расчетов использовали таблицу плотности мощности (Ps) в зависимости от выходной мощности на конце световода (Рв) и размеров светового пятна. С целью измерения мощности лазерного излучения нами применялся дозировщик мощности ДИ-6А. Непосредственные, ближайшие и отдаленные результаты ФДТ оценивалась как:S is the area of the light spot (cm 2 ). In order to facilitate the calculations, we used the table of power density (P s ) depending on the output power at the end of the fiber (P in ) and the size of the light spot. In order to measure the power of laser radiation, we used a power meter DI-6A. The immediate, immediate and long-term results of PDT were evaluated as:

- полный регресс - полное исчезновение опухоли;- complete regression - the complete disappearance of the tumor;

- частичный регресс - уменьшение опухоли более чем на 50%;- partial regression - reduction of the tumor by more than 50%;

- отсутствие эффекта - уменьшение опухоли менее чем на 50%, состояние без изменений или увеличение размеров опухоли.- no effect - a decrease in the tumor by less than 50%, a state without changes or an increase in the size of the tumor.

Проведенные исследования показали полный регресс - 22% особей, частичный регресс - 46% особей, отсутствие эффекта - 32% особей.The studies showed complete regression - 22% of individuals, partial regression - 46% of individuals, lack of effect - 32% of individuals.

Затем животные забивались и проводилось исследование гистологической картины опухолей. Гистологическая картина соответствовала результатам леченияThen the animals were killed and the histological picture of the tumors was examined. The histological picture was consistent with the treatment results.

Таким образом, предлагаемый способ может быть широко применен в лечении как рака молочной железы, так и других видов злокачественных новообразований, для которых применимо использование ФДТ.Thus, the proposed method can be widely used in the treatment of both breast cancer and other types of malignant neoplasms for which the use of PDT is applicable.

Claims (6)

1. Способ фотодинамической терапии субъектов, страдающих злокачественными опухолями, включающий проведение фотодинамической терапии (ФДТ), отличающийся тем, что способ осуществляют следующим образом:
а) проводят добавление фотосенсибилизатора (ФС) к наночастицам эмульсии перфторуглеродов (ПФУ), состоящим из перфтордекалина и перфторметилциклогексилпиперидина, стабилизированных раствором проксанола 268;
б) добавляют эмульсию ПФУ с ФС к стволовым клеткам костного мозга (СККМ) и проводят их совместное культивирование;
в) осуществляют введение СККМ после культивирования субъекту, страдающему злокачественными опухолями;
г) на зону опухолевого роста воздействуют световым облучением в дозе, достаточной для полного или частичного разрушения опухоли.
1. The method of photodynamic therapy of subjects suffering from malignant tumors, including photodynamic therapy (PDT), characterized in that the method is as follows:
a) add a photosensitizer (PS) to the nanoparticles of an emulsion of perfluorocarbons (PFCs), consisting of perfluorodecalin and perfluoromethylcyclohexylpiperidine stabilized with a solution of proxanol 268;
b) add an emulsion of PFCs with FS to bone marrow stem cells (BCCM) and carry out their joint cultivation;
c) administering CCM after cultivation to a subject suffering from malignant tumors;
d) the area of tumor growth is affected by light irradiation in a dose sufficient to completely or partially destroy the tumor.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве субъекта выступает млекопитающее.2. The method according to claim 1, characterized in that the subject is a mammal. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве млекопитающего выступает человек.3. The method according to claim 2, characterized in that the human being acts as a mammal. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве ФС выступает радахлорин.4. The method according to claim 1, characterized in that the quality of the file is radachlorin. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве злокачественной опухоли выступает рак молочной железы.5. The method according to claim 1, characterized in that the cancer of the breast is a malignant tumor. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве СККМ выступают аутологичные СККМ. 6. The method according to claim 1, characterized in that autologous CCMs act as SCMS.
RU2010106294/14A 2010-02-25 2010-02-25 Method of photodynamic therapy of subjects with malignant tumours RU2440158C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010106294/14A RU2440158C2 (en) 2010-02-25 2010-02-25 Method of photodynamic therapy of subjects with malignant tumours

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010106294/14A RU2440158C2 (en) 2010-02-25 2010-02-25 Method of photodynamic therapy of subjects with malignant tumours

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010106294A RU2010106294A (en) 2011-08-27
RU2440158C2 true RU2440158C2 (en) 2012-01-20

Family

ID=44756313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010106294/14A RU2440158C2 (en) 2010-02-25 2010-02-25 Method of photodynamic therapy of subjects with malignant tumours

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2440158C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2637279C2 (en) * 2015-12-25 2017-12-01 Сергей Петрович Кречетов Method for photodynamic therapy
RU2724326C2 (en) * 2018-07-10 2020-06-23 Николай Васильевич Цугленок Method for initiating the death of tumor cells with sodium salts of chlorine-e6, chlorine-p6 and purpurin-5 and hf and microwave radiation with wave radiation energy
RU2739252C2 (en) * 2018-07-17 2020-12-22 Николай Васильевич Цугленок Method for initiation of tumor cell death by chlorine-e6, ascorbic acid and hf- and shf-energy

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
реферат. *
реферат. БЕЛЫЙ Ю.А. и др. Фотодинамическая терапия с производным хлорина е6 в лечении метастаза рака молочной железы в сосудистую оболочку глаза (клинический случай) // Офтальмология, 2008, т.5, №1, с.64-68, реферат, найдено [18.03.2011] из Интернет www.elibrary.ru/item. asp?id=11576593. BERENBAUM M.C. Perfluorochemicals and photodynamic therapy in mice // Adv Exp Med Biol. 1990; 277:277-82, abstract PubMed, найдено [18.03.2011] из Интернет www.pubmed.com. HUYGENS A. et al. Enhancing the photodynamic effect of hypericin in human bladder transitional cell carcinoma spheroids by the use of oxygen carrier, perfluorodecalin // International J. of Oncol. 28: 775-780, 2006. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2637279C2 (en) * 2015-12-25 2017-12-01 Сергей Петрович Кречетов Method for photodynamic therapy
RU2724326C2 (en) * 2018-07-10 2020-06-23 Николай Васильевич Цугленок Method for initiating the death of tumor cells with sodium salts of chlorine-e6, chlorine-p6 and purpurin-5 and hf and microwave radiation with wave radiation energy
RU2739252C2 (en) * 2018-07-17 2020-12-22 Николай Васильевич Цугленок Method for initiation of tumor cell death by chlorine-e6, ascorbic acid and hf- and shf-energy

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010106294A (en) 2011-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fong et al. A novel class of ruthenium-based photosensitizers effectively kills in vitro cancer cells and in vivo tumors
CN108030919B (en) Preparation of human serum albumin modified black phosphorus quantum dot and application of black phosphorus quantum dot as sensitizer
ES2450136T3 (en) Process for the preparation of chlorines and their pharmaceutical uses
Song et al. Mono‐L‐aspartyl chlorin e6 (NPe6) and hematoporphyrin derivative (HpD) in photodynamic therapy administered to a human cholangiocarcinoma model
Lu et al. Photosynthetic Oxygenation‐Augmented Sonodynamic Nanotherapy of Hypoxic Tumors
JPH10505349A (en) New rhodamine derivatives for photodynamic therapy of cancer and in vitro purification of leukemia
KR101200210B1 (en) Photosensitizer coated stent for medical use and manufacturing method thereof
Abdel-Kader History of photodynamic therapy
Richter et al. Characterization of benzoporphyrin derivative, a new photosensitizer
RU2440158C2 (en) Method of photodynamic therapy of subjects with malignant tumours
d'Hallewin et al. Photodynamic therapy with intratumoral administration of Lipid‐Based mTHPC in a model of breast cancer recurrence
Hu et al. A thermally activated delayed fluorescence photosensitizer for photodynamic therapy of oral squamous cell carcinoma under low laser intensity
Zou et al. Novel NIR-II semiconducting molecule incorporating sorafenib for imaging guided synergetic cancer phototherapy and anti-angiogenic therapy
Maduray et al. In vitro photodynamic effect of aluminum tetrasulfophthalocyanines on melanoma skin cancer and healthy normal skin cells
Zupko et al. In vivo photodynamic activity of hypericin in transitional cell carcinoma bladder tumors
Wang et al. Antitumor activity of photodynamic therapy with a chlorin derivative in vitro and in vivo
WO2020154110A1 (en) Bilirubin-coated radio-luminescent particles
CN107715110B (en) Biodegradable black phosphorus-based X-ray photodynamic therapy photosensitizer and preparation method and application thereof
CN112933229A (en) Carrier-free self-assembly nanoparticle of IR820 and atovaquone and preparation method and application thereof
CN115181065A (en) Perylene bisimide derivative and application thereof
Tian et al. Visualized photodynamic nanomaterials activating tumor-associated immune landscape as a next-generation anticancer strategy
Zhao et al. In vitro and in vivo evaluation of a chlorin-based photosensitizer KAE® for cancer treatment
RU2776449C1 (en) Method for photodynamic therapy of rat surface solid connective tissue sarcoma m-1
CN109821017A (en) 5-ALA and iron chelating agent are preparing the application in antineoplastic combination drug
RU2637279C2 (en) Method for photodynamic therapy

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130226