RU2788766C2 - Method for photodynamic therapy of left tumors of mice ehrlich carcinoma with chlorine series photo-sensitizer - Google Patents
Method for photodynamic therapy of left tumors of mice ehrlich carcinoma with chlorine series photo-sensitizer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2788766C2 RU2788766C2 RU2022111096A RU2022111096A RU2788766C2 RU 2788766 C2 RU2788766 C2 RU 2788766C2 RU 2022111096 A RU2022111096 A RU 2022111096A RU 2022111096 A RU2022111096 A RU 2022111096A RU 2788766 C2 RU2788766 C2 RU 2788766C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photosensitizer
- tumor
- dose
- chlorin
- photodynamic therapy
- Prior art date
Links
- 239000003504 photosensitizing agent Substances 0.000 title claims abstract description 74
- 238000002428 photodynamic therapy Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 title claims abstract description 48
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 title claims abstract description 13
- 201000009030 carcinoma Diseases 0.000 title claims abstract description 10
- 125000001309 chloro group Chemical class Cl* 0.000 title 1
- 210000001519 tissues Anatomy 0.000 claims abstract description 19
- 150000004035 chlorins Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 abstract description 13
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 abstract 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 14
- 206010039491 Sarcoma Diseases 0.000 description 9
- 230000000259 anti-tumor Effects 0.000 description 9
- OYINILBBZAQBEV-UWJYYQICSA-N (17S,18S)-18-(2-carboxyethyl)-20-(carboxymethyl)-12-ethenyl-7-ethyl-3,8,13,17-tetramethyl-17,18,22,23-tetrahydroporphyrin-2-carboxylic acid Chemical compound N1C2=C(C)C(C=C)=C1C=C(N1)C(C)=C(CC)C1=CC(C(C)=C1C(O)=O)=NC1=C(CC(O)=O)C([C@@H](CCC(O)=O)[C@@H]1C)=NC1=C2 OYINILBBZAQBEV-UWJYYQICSA-N 0.000 description 6
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 6
- 238000001959 radiotherapy Methods 0.000 description 6
- 210000004027 cells Anatomy 0.000 description 5
- 229940079593 drugs Drugs 0.000 description 5
- WGSLWEXCQQBACX-UHFFFAOYSA-N Chlorin Chemical compound C=1C(C=C2)=NC2=CC(C=C2)=NC2=CC(C=C2)=NC2=CC2=NC=1CC2 WGSLWEXCQQBACX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 210000002808 Connective Tissue Anatomy 0.000 description 4
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 4
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 4
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 4
- 102100008453 FOLH1 Human genes 0.000 description 3
- 101700036477 FOLH1 Proteins 0.000 description 3
- 206010025650 Malignant melanoma Diseases 0.000 description 3
- 101700008337 PSMA Proteins 0.000 description 3
- 206010039509 Scab Diseases 0.000 description 3
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 3
- 230000027455 binding Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000002512 chemotherapy Methods 0.000 description 3
- 150000001804 chlorine Chemical class 0.000 description 3
- 238000001990 intravenous administration Methods 0.000 description 3
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 3
- 201000001441 melanoma Diseases 0.000 description 3
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 3
- 229920001481 poly(stearyl methacrylate) Polymers 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 201000000849 skin cancer Diseases 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 210000004881 tumor cells Anatomy 0.000 description 3
- 206010004146 Basal cell carcinoma Diseases 0.000 description 2
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 2
- YDJNTNFQJZETNQ-UHFFFAOYSA-N NCCCC[NH-] Chemical compound NCCCC[NH-] YDJNTNFQJZETNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 238000001815 biotherapy Methods 0.000 description 2
- 230000037396 body weight Effects 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003834 intracellular Effects 0.000 description 2
- 238000007912 intraperitoneal administration Methods 0.000 description 2
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 2
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003595 spectral Effects 0.000 description 2
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 2
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 2
- 230000004614 tumor growth Effects 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 208000010507 Adenocarcinoma of Lung Diseases 0.000 description 1
- 241001553178 Arachis glabrata Species 0.000 description 1
- 210000003567 Ascitic Fluid Anatomy 0.000 description 1
- 210000004204 Blood Vessels Anatomy 0.000 description 1
- 210000003038 Endothelium Anatomy 0.000 description 1
- 208000005017 Glioblastoma Diseases 0.000 description 1
- 210000003141 Lower Extremity Anatomy 0.000 description 1
- 238000000585 Mann–Whitney U test Methods 0.000 description 1
- 210000003205 Muscles Anatomy 0.000 description 1
- 206010030113 Oedema Diseases 0.000 description 1
- 208000007536 Thrombosis Diseases 0.000 description 1
- 206010054094 Tumour necrosis Diseases 0.000 description 1
- 231100000987 absorbed dose Toxicity 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 210000000270 basal cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical class C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 description 1
- 238000007374 clinical diagnostic method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002254 cytotoxic agent Substances 0.000 description 1
- 231100000599 cytotoxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 230000003013 cytotoxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000135 cytotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- XNCOSPRUTUOJCJ-UHFFFAOYSA-N diguanide Chemical group NC(N)=NC(N)=N XNCOSPRUTUOJCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 201000008325 diseases of cellular proliferation Diseases 0.000 description 1
- 238000001647 drug administration Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000000695 excitation spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003260 fluorescence intensity Methods 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- XPXMKIXDFWLRAA-UHFFFAOYSA-N hydrazinide Chemical class [NH-]N XPXMKIXDFWLRAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic Effects 0.000 description 1
- 125000001841 imino group Chemical group [H]N=* 0.000 description 1
- 230000001771 impaired Effects 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M iodide Chemical compound [I-] XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 201000005249 lung adenocarcinoma Diseases 0.000 description 1
- 230000003211 malignant Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000001338 necrotic Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atoms Chemical group N* 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N oxygen atom Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036961 partial Effects 0.000 description 1
- 230000000258 photobiological Effects 0.000 description 1
- 238000006552 photochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002165 photosensitisation Effects 0.000 description 1
- 231100000434 photosensitization Toxicity 0.000 description 1
- 238000001126 phototherapy Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000006862 quantum yield reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005956 quaternization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003642 reactive oxygen metabolite Substances 0.000 description 1
- 230000002829 reduced Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 1
- 230000004797 therapeutic response Effects 0.000 description 1
- 230000002588 toxic Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-O trimethylammonium Chemical group C[NH+](C)C GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 1
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к экспериментальной медицине, а именно к онкологии, в частности к фотодинамической терапии (ФДТ) перевивной поверхностной солидной карциномы Эрлиха мышей.The invention relates to experimental medicine, namely to oncology, in particular to photodynamic therapy (PDT) of grafted superficial Ehrlich solid carcinoma of mice.
При проведении ФДТ животным вводится фотосенсибилизатор (ФС), избирательно накапливающийся в злокачественных новообразованиях. Затем опухоль подвергается дистанционному облучению лазерным светом определенной длины волны, в соответствии со спектром возбуждения ФС. В результате облучения происходит фотохимическая реакция, где ФС фактически играет роль катализатора, и происходит образование активных форм кислорода, включая синглетный кислород и различные радикалы, которые являются цитотоксическими агентами и вызывают разрушение клеток опухоли. Второй механизм ФДТ - деструкция эндотелия кровеносных сосудов в зоне лазерного облучения, в результате которой имеет место тромбоз сосудов и нарушение доставки кислорода и питательных веществ к опухоли.During PDT, animals are injected with a photosensitizer (PS), which selectively accumulates in malignant neoplasms. Then the tumor is subjected to remote irradiation with laser light of a certain wavelength, in accordance with the excitation spectrum of the PS. As a result of irradiation, a photochemical reaction occurs, where PS actually plays the role of a catalyst, and reactive oxygen species are formed, including singlet oxygen and various radicals, which are cytotoxic agents and cause destruction of tumor cells. The second mechanism of PDT is the destruction of the endothelium of blood vessels in the zone of laser irradiation, which results in vascular thrombosis and impaired delivery of oxygen and nutrients to the tumor.
Избирательность разрушения опухоли связана с избирательностью накопления ФС в опухоли по отношению к здоровой ткани и с воздействием света определенной длины волны. Здоровые ткани в меньшей степени поглощают ФС, но в результате лазерного облучения имеет место нежелательное поражение близлежащих к опухоли тканей.The selectivity of tumor destruction is associated with the selectivity of PS accumulation in the tumor with respect to healthy tissue and with exposure to light of a certain wavelength. Healthy tissues absorb PS to a lesser extent, but as a result of laser irradiation, undesirable damage to tissues adjacent to the tumor occurs.
В настоящее время во многих странах мира ученые ведут исследования, направленные на создание новых более эффективных и безопасных фотосенсибилизаторов (ФС). Создание высокоэффективных ФС на основе природных пигментов - комплексная проблема, включающая разработку методов синтеза стабильных производных хлорофилла с улучшенными спектральными и фотофизическими характеристиками, конструирование новых амфифильных молекул с оптимальным соотношением гидрофобных и гидрофильных заместителей, а также повышение избирательности накопления ФС в опухоли за счет присоединения векторных молекул. Структура молекул хлорина, открывает широкие возможности для их направленной функционализации. Исследования показали, что включение в состав тетрапиррольного кольца хлорина е6 боковых заместителей, содержащих аминогруппы, значительно увеличивает способность пигментов накапливаться в опухолях, опухолевых клетках и вызывать их фотодеструкцию.Currently, in many countries of the world, scientists are conducting research aimed at creating new, more effective and safe photosensitizers (PS). The creation of highly effective PS based on natural pigments is a complex problem, including the development of methods for the synthesis of stable chlorophyll derivatives with improved spectral and photophysical characteristics, the design of new amphiphilic molecules with an optimal ratio of hydrophobic and hydrophilic substituents, and an increase in the selectivity of PS accumulation in a tumor due to the addition of vector molecules. . The structure of chlorin molecules opens up wide possibilities for their directed functionalization. Studies have shown that the inclusion of side substituents containing amino groups in the composition of the tetrapyrrole ring of chlorin e6 significantly increases the ability of pigments to accumulate in tumors, tumor cells and cause their photodestruction.
Известен способ ФДТ злокачественных опухолей (Т.Е. Сухова/ Сравнительная оценка эффективности фотодинамической терапии базальноклеточного рака с внутриочаговым введением Радахлорина и Фотодитазина // Альманах клинической медицины. 2016. №1. С. 78-87). Лечение больных базальноклеточным раком кожи включает - 1 курс ФДТ с внутриочаговым введением Радахлорина. Препараты вводили за 15 минут до облучения в объеме 0,5-1 мл на 1 см2 поверхности опухоли. Интенсивность излучения составляла от 0,141 до 0,390 Вт/см2. Плотность поглощенной световой энергии была равна 300 Дж/см2. Время облучения одного поля варьировало в диапазоне от 13 до 35 минут. В качестве источника света использовали полупроводниковый лазерный аппарат ЛАМИ с длиной волны излучения 662±3 нм. Оценка непосредственной реакции на лечение проводилась во время и сразу по окончании лечебной процедуры, через 24 часа, на 3, 7, 14-е сутки после лечения, а в дальнейшем - на 30, 60-е сутки и/или после полного отторжения некротической корки. У пациентов в 100% случаев отмечались отек, формирование и отторжение струпа. В группе полный регресс базальноклеточного рака зарегистрирован в 95,5% наблюдений. Таким образом, ФДТ с внутриочаговым введением фотосенсибилизатора Радахлорин позволила существенно улучшить результаты лечения язвенной формы опухоли.A known method of PDT of malignant tumors (T.E. Sukhova/ Comparative evaluation of the effectiveness of photodynamic therapy for basal cell carcinoma with intralesional administration of Radachlorin and Photoditazine // Almanac of Clinical Medicine. 2016. No. 1. P. 78-87). Treatment of patients with basal cell skin cancer includes - 1 course of PDT with intralesional administration of Radachlorin. The drugs were administered 15 minutes before irradiation in a volume of 0.5-1 ml per 1 cm 2 of the tumor surface. The radiation intensity ranged from 0.141 to 0.390 W/cm 2 . The density of the absorbed light energy was 300 J/cm 2 . The irradiation time of one field varied in the range from 13 to 35 minutes. As a light source, a LAMI semiconductor laser device with a radiation wavelength of 662±3 nm was used. Assessment of the immediate response to treatment was carried out during and immediately after the end of the treatment procedure, after 24 hours, on the 3rd, 7th, 14th day after treatment, and later - on the 30th, 60th day and / or after complete rejection of the necrotic crust. . In patients in 100% of cases, edema, formation and rejection of the scab were noted. In the group, complete regression of basal cell carcinoma was registered in 95.5% of cases. Thus, PDT with intralesional administration of the photosensitizer Radachlorin made it possible to significantly improve the results of treatment of the ulcerative form of the tumor.
Недостаток данного способа является большая плотность энергии 300 Дж/см2.The disadvantage of this method is the high energy density of 300 j/cm 2 .
Также известен способ фотодинамической терапии фотосенсибилизатором радахлорин у больных с раком кожи (Е.Г. Вакуловская, А.В. Решетников, И.Д. Залевский, Ю.В. Кемов. Фотодинамическая терапия и флуоресцентная диагностика фотосенсибилизатором радахлорин у больных с раком кожи. Российский биотерапевтический журнал. 2004. Т. 3. №1. С. 77-82). Экспериментальные исследования Радахлорина были проведены на мышах линии Bulb/c с перевитой в мышцу задней ноги эмбриокарциномой Т36 при внутривенном введении препарата в дозе 20 мг/кг или внутри-брюшинном введении РХ в дозе 40 мг/кг.РХ способен быстро (за 0,5-5 ч) накапливаться в злокачественных новообразованиях, причем индекс контрастности варьирует от 3 до 40. Максимум накопления в опухоли регистрировался через 0,5 ч (0,32 микромоль/л) и сохранялся в течение 5 ч. Наилучшие результаты в виде полного некроза опухоли, образования струпа через 1 нед. после ФДТ и его отторжения через 1,5 мес.после ФДТ наблюдались в группе, получившей световую дозу 300 Дж/см. Достигнутые результаты позволяют констатировать факт наличия выраженной фотодинамической активности данного соединения в экспериментах in vivo на мышах. Поверхностное лазерное облучение производилось через 3 часа после введения препарата светом длиной волны 662±3 нм, количество сеансов - 1, световая доза - 300 Дж/см2, плотность мощности лазерного излучения 100-200 мВт/см2. полная регрессия опухоли через 1 мес после проведения ФДТ была отмечена у 11 больных (78,6%), частичная регрессия - у 3 больных (21,4%). Через 2 мес. у всех больных сохранялась полная регрессия опухоли.Also known is a method of photodynamic therapy with a photosensitizer radachlorin in patients with skin cancer (E.G. Vakulovskaya, A.V. Reshetnikov, I.D. Zalevsky, Yu.V. Kemov. Photodynamic therapy and fluorescent diagnostics with a photosensitizer radachlorin in patients with skin cancer. Russian Journal of Biotherapy, 2004, vol. 3, no. 1, pp. 77-82). Experimental studies of Radachlorin were carried out on Bulb/c mice with T36 embryocarcinoma transplanted into the hind leg muscle at intravenous administration of the drug at a dose of 20 mg/kg or intraperitoneal administration of RX at a dose of 40 mg/kg. RC is capable of rapidly (for 0.5 -5 h) accumulate in malignant neoplasms, with the contrast index varying from 3 to 40. The maximum accumulation in the tumor was recorded after 0.5 h (0.32 micromol/l) and persisted for 5 h. The best results in the form of complete tumor necrosis , the formation of a scab after 1 week. after PDT and its rejection 1.5 months after PDT were observed in the group that received a light dose of 300 J/cm. The achieved results allow us to state the fact of the presence of a pronounced photodynamic activity of this compound in experiments in vivo on mice. Surface laser irradiation was performed 3 hours after the administration of the drug with light at a wavelength of 662±3 nm, the number of sessions was 1, the light dose was 300 J/cm 2 , the power density of laser radiation was 100-200 mW/cm 2 . complete regression of the tumor 1 month after PDT was observed in 11 patients (78.6%), partial regression - in 3 patients (21.4%). After 2 months All patients had complete regression of the tumor.
Недостатком данного способа является большая плотность энергии 300 Дж/см2.The disadvantage of this method is the high energy density of 300 j/cm 2 .
Известен способ фотодинамической терапии саркомы М-1 с фотосенсибилизаторами «Фотогем», «Фотосенс» и «Фотодитазин (Диссертация Бурмистрова Н.В. Фотодинамическая терапия саркомы М-1 с фотосенсибилизаторами «Фотогем», «Фотосенс» и «Фотодитазин». диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Обнинск - 2005). Фотодитазин вводили интраперитонеально в дозах: 2,5; 5,0 и 10,0 мг/кг с параметрами лазерного облучения плотность энергии Е=150 Дж/см2, плотность мощности Ps=0,42 Вт/см2; 2,5; 5,0 мг/кг с параметрами лазерного облучения плотность энергии Е=200 Дж/см2, плотность мощности Ps=0,42 Вт/см2; 1,25 2,5; 5,0 мг/кг с параметрами лазерного облучения плотность энергии Е=300 Дж/см2, плотность мощности Ps=0,51 Вт/см2. Максимальный противоопухолевый эффект (полная регрессия опухоли у 100% животных) получен с дозой ФС 5,0 мг/кг (что при экстраполяции на дозу человека составляет 0,85 мг/кг), Е=300 Дж//см2, Ps=0,51 Вт/см2 до 21 суток после ФДТ.A known method of photodynamic therapy of M-1 sarcoma with photosensitizers "Photogem", "Photosens" and "Photoditazin" degree of Candidate of Biological Sciences Obninsk - 2005). Photoditazine was administered intraperitoneally in doses: 2.5; 5.0 and 10.0 mg/kg with laser irradiation parameters, energy density E=150 J/cm 2 , power density Ps=0.42 W/cm 2 ; 2.5; 5.0 mg/kg with laser irradiation parameters, energy density E=200 J/cm 2 , power density Ps=0.42 W/cm 2 ; 1.25 2.5; 5.0 mg/kg with laser irradiation parameters, energy density E=300 J/cm 2 , power density Ps=0.51 W/cm 2 . The maximum antitumor effect (complete tumor regression in 100% of animals) was obtained with a PS dose of 5.0 mg/kg (which when extrapolated to a human dose is 0.85 mg/kg), E=300 J//cm 2 , Ps=0 .51 W/cm 2 up to 21 days after PDT.
Однако, в данном способе пациенты получают большую дозу ФС 5,0 мг/кг, плотность энергии 300 Дж/см2 и плотность мощности 0,51 Вт/см2 лазерного излучения, в том числе нет исследования на 90 сутки после терапии (процента излеченных животных).However, in this method, patients receive a large dose of PS 5.0 mg/kg, an energy density of 300 J/cm 2 and a power density of 0.51 W/cm 2 of laser radiation, including no study on
Известен способ комбинированной фотодинамической терапии саркомы М-1 в сочетании с химиотерапией (М.А. Каплан, В.Н. Галкин, Ю.С. Романко, В.В. Дрожжина, Л.М. Архипова/ Комбинированная фотодинамическая терапия саркомы М-1 в сочетании с химиотерапией // Журнал «Радиация и риск». 2016. Т. 25. №4. С. 90-99). Способ предусматривает введение фотосенсибилизатора Фотолон с дозами: 0,6; 1,25 2,5; 5,0 и 10,0 мг/кг с параметрами лазерного излучения: плотность энергии Е=300 Дж/см2, плотность мощности Ps=0,51 Вт/см2. Источником лазерного излучения служил прибор «Аткус-2» с длиной волны 660 нм. Максимальный противоопухолевый эффект получен с дозой ФС 10,0 мг/кг (что при экстраполяции на дозу человека составляет 1,69 мг/кг) до 21 суток после ФДТ.A known method of combined photodynamic therapy of sarcoma M-1 in combination with chemotherapy (M.A. Kaplan, V.N. Galkin, Yu.S. Romanko, V.V. Drozhzhina, L.M. Arkhipova/ Combined photodynamic therapy of sarcoma M- 1 in combination with chemotherapy // Journal "Radiation and Risk", 2016, vol. 25, no. 4, pp. 90-99). The method involves the introduction of the photosensitizer Photolon with doses: 0.6; 1.25 2.5; 5.0 and 10.0 mg/kg with laser radiation parameters: energy density E=300 J/cm 2 , power density Ps=0.51 W/cm 2 . The source of laser radiation was the device "Atkus-2" with a wavelength of 660 nm. The maximum antitumor effect was obtained with a PS dose of 10.0 mg/kg (which, when extrapolated to a human dose, is 1.69 mg/kg) up to 21 days after PDT.
Недостаток является - большая доза ФС 10,0 мг/кг, плотность энергии 300 Дж/см2 и плотность мощности 0,51 Вт/см2 лазерного излучения. Также нет исследования на 90 сутки после терапии (процента излеченных животных).The disadvantage is a large dose of PS 10.0 mg/kg, energy density of 300 J/cm 2 and power density of 0.51 W/cm 2 of laser radiation. There is also no study at
Известен способ комбинированной фотодинамической терапии саркомы М-1 в сочетании с химиотерапией (Абрамова О.Б., Южаков В.В., Каплан М.А., Дрожжина В.В., Береговская Е.А., Чурикова Т.П., Севанькаева Л.Е., Фомина Н.К., 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. Т. 170. №10. С. 492-498). По данным анализа проведения ФДТ с ФС Фоторан Е6, значимый противоопухолевый эффект (100% излечение) и значимое увеличение продолжительности жизни крыс зарегистрировано при дозе ФС 5,0 мг/кг (что при экстраполяции на дозу человека составляет 0,85 мг/кг). Параметры лазерного излучения составляли: плотность энергии Е=300 Дж/см2, плотность мощности Ps=0,25 Вт/см2.A known method of combined photodynamic therapy of sarcoma M-1 in combination with chemotherapy (Abramova O.B., Yuzhakov V.V., Kaplan M.A., Drozhzhina V.V., Beregovskaya E.A., Churikova T.P., Sevankaeva L.E., Fomina N.K., Tsyganova M.G., Ivanov S.A., Kaprin A.D. / Photodynamic therapy of M-1 sarcoma in rats with Photoran E6 photosensitizer // Bulletin of experimental biology and medicine. 2020. V. 170. No. 10. S. 492-498). According to the analysis of PDT with PS Photoran E6, a significant antitumor effect (100% cure) and a significant increase in life expectancy in rats were registered at a PS dose of 5.0 mg/kg (which, when extrapolated to a human dose, is 0.85 mg/kg). The laser radiation parameters were: energy density E=300 J/cm 2 , power density Ps=0.25 W/cm 2 .
Недостатком данного способа является большая доза ФС 5,0 мг/кг и плотность энергии лазерного излучения 300 Дж/см2.The disadvantage of this method is a large dose of PS 5.0 mg/kg and the energy density of laser radiation 300 J/cm 2 .
Известно влияние положительного заряда в структуре фотосенсибилизаторов хлоринового ряда на фотоиндуцированную противоопухолевую активность (Брусов С.С, Ефременко А.В., Лебедева B.C., Щепелина Е.Ю., Пономарев Ф.В. Феофанов А.В.. Миронов А.Ф., Грин МА. Влияние положительного заряда в структуре фотосенсибилизаторов хлоринового ряда на фотоиндуцированную противоопухолевую активность. Российский биотерапевтический журнал. 2015. №4. С. 87-92). Нейтральный ФС аминобутиламид хлорина е6 с терминальной аминогруппой и полученный на его основе катионный фотосенсибилизатор с терминальной триметиламмониевой группой. Изучены спектральные, фотофизические и фотобиологические характеристики соединений, а также дана оценка влиянию заряда в молекуле на фотоиндуцированную противоопухолевую активность в экспериментах in vitro. Определены относительные коэффициенты внутриклеточного накопления соединений в клетках аденокарциномы легкого человека А549 и глиобластомы человека U251. Показано, что значении коэффициентов внутриклеточного накопления нейтрального хлорина 1 в обоих типах клеток в 5 раз выше, чем катионного хлорина и, как следствие, он в 15 раз превосходит последний по фотоиндуцированной цитотоксичности.The effect of a positive charge in the structure of photosensitizers of the chlorine series on photoinduced antitumor activity is known (Brusov S.S., Efremenko A.V., Lebedeva B.C., Schepelina E.Yu., Ponomarev F.V. Feofanov A.V., Mironov A.F. , Green MA, Influence of a positive charge in the structure of chlorin photosensitizers on photoinduced antitumor activity, Russian Journal of Biotherapy, 2015, No. 4, pp. 87-92. Neutral PS aminobutylamide of chlorin e6 with a terminal amino group and a cationic photosensitizer obtained on its basis with a terminal trimethylammonium group. The spectral, photophysical, and photobiological characteristics of the compounds were studied, and an assessment was made of the effect of the charge in the molecule on the photoinduced antitumor activity in experiments in vitro. The relative coefficients of intracellular accumulation of compounds in human lung adenocarcinoma A549 and human glioblastoma U251 cells were determined. It was shown that the values of intracellular accumulation coefficients of neutral chlorin 1 in both cell types are 5 times higher than those of cationic chlorin and, as a result, it is 15 times higher than the latter in terms of photoinduced cytotoxicity.
Недостатком данной публикации является отсутствие параметров проведения ФДТ.The disadvantage of this publication is the lack of PDT parameters.
Известно исследование физико-химических и фотофизических характеристик новых аминопроизводных хлорина е6 (АПХл е6) (Зорина Т.Е., Кравченко, И.Е., Коблов, И.В., Ермилова Т.И., Шман Т.В., Березин Д.Б., Зорин В.П. Аминопроизводные хлорина е6 - эффективные фотосенсибилизаторы для фотодинамической терапии // Физико-химическая биология как основа современной медицины: тез. докл. Респ.конф. с междунар. участием, посвящ. 110-летию В.А. Бандарина, Минск, 24 мая 2019 г.: в 2 ч. / под ред. В.В. Хрусталева, Т.А. Хрусталевой. - Минск, 2019. Ч. 1. С. 113-114). Объектом исследования были тетрапиррольные ФС хлоринового ряда с аминогруппами (АПХл е6): 13(1)-(2-NNN-триметиламиноэтил)амид-диметиловый эфир хлорина е6 иодид (АПХл1) и 13(1)-метиламид-17(3)-(2,3-дигидроксиметил-1,4-хиноксалиновый эфир)хлорина е6(АПХл2), синтезированные в Ивановском государственном химико-технологическом Университете (Иваново, Россия), а также Хлорин е6 (Frontier Scientific, США) и ДМЭ (Белмедпрепараты, Беларусь). Показано, что АПХл е6 являются эффективными ФС: они имеют высокий квантовый выход генерации 1O2 и высокую фотосенсибилизирующую активность. Эффективность фотоповреждения культуральных клеток К562 существенно зависит от структурных характеристик ФС. При условии равенства поглощенных доз и концентраций по эффективности фотосенсибилизации клеток К562 хлорины располагаются в ряду АПХл2>ДМЭ>АПХл1>Хл е6. Фотоцитотоксичность АПХл2 почти на порядок выше, чем у Хл е6. Механизмы повреждения клеток (некроз-апоптоз) определяются структурными особенностями пигментов, зависят от концентрации и дозовых характеристик облучения.It is known to study the physicochemical and photophysical characteristics of new amino derivatives of chlorin e6 (AChl e6) (Zorina T.E., Kravchenko, I.E., Koblov, I.V., Ermilova T.I., Shman T.V., Berezin D.B., Zorin V.P. Amino derivatives of chlorine e6 are effective photosensitizers for photodynamic therapy // Physicochemical biology as a basis of modern medicine: abstracts of reports of the Republican conference with international participation, dedicated to the 110th anniversary of V.I. A. Bandarina, Minsk, May 24, 2019: at 2 o'clock / under the editorship of V. V. Khrustalev, T. A. Khrustaleva - Minsk, 2019. Part 1. P. 113-114). The object of the study were tetrapyrrole PSs of the chlorine series with amino groups (AChl e6): 13(1)-(2-NNN-trimethylaminoethyl)amide-dimethyl ester of chlorin e6 iodide (AChl1) and 2,3-dihydroxymethyl-1,4-quinoxaline ether)chlorin e6(AChl2) synthesized at the Ivanovo State University of Chemistry and Technology (Ivanovo, Russia), as well as Chlorin e6 (Frontier Scientific, USA) and DME (Belmedpreparaty, Belarus) . It has been shown that AChl e6 are effective PSs: they have a high quantum yield of 1O2 generation and a high photosensitizing activity. The efficiency of photodamage in cultured K562 cells significantly depends on the structural characteristics of PS. Given the equality of absorbed doses and concentrations, according to the efficiency of photosensitization of K562 cells, chlorins are located in the series AChl2>DME>AChl1>Chl e6. The photocytotoxicity of AChl2 is almost an order of magnitude higher than that of Chl e6. The mechanisms of cell damage (necrosis-apoptosis) are determined by the structural features of the pigments and depend on the concentration and dose characteristics of irradiation.
Недостатком данной публикации является отсутствие параметров проведения ФДТ.The disadvantage of this publication is the lack of PDT parameters.
Известен способ фотодинамической терапии перевивной поверхностной солидной соединительнотканной саркомы М-1 крыс (RU 2704202 С1). Водят фотосенсибилизатор «Фоторан Е6» в дозах 5,0 мг/кг, что при экстраполяции на дозу человека составляет 0,85 мг/кг веса тела больного. Через 2,5 часа после введения фотосенсибилизатора проводят облучение лазером с длиной волны 660-670 нм с плотностью мощности 250 мВт/см и плотностью энергии 300 Дж/см2 лазерного излучения, время облучения - 20 минут.A known method of photodynamic therapy transplanted superficial solid connective tissue sarcoma M-1 rats (RU 2704202 C1). The photosensitizer "Photoran E6" is administered in doses of 5.0 mg/kg, which, when extrapolated to a human dose, is 0.85 mg/kg of the patient's body weight. 2.5 hours after the introduction of the photosensitizer, laser irradiation with a wavelength of 660-670 nm is carried out with a power density of 250 mW/cm and an energy density of 300 J/cm 2 of laser radiation, the irradiation time is 20 minutes.
Однако, при этом способе требуется введение больших доз фотосенсибилизатора и высокой плотности энергии светового воздействия.However, this method requires the introduction of large doses of the photosensitizer and high light energy density.
Известен способ фотодинамической терапии перевивной опухоли меланома В-16 мышей фотосенсибилизатором хлоринового ряда с ПСМА-лигандом (RU 2739193 C1). Внутривенно вводят хлориновый фотосенсибилизатор с ПСМА-лигандом в организм животного в дозе 2,5-5,0 мг/кг и далее облучают опухоль лазерным светом с параметрами: длина волны 650-670 нм, плотность мощности Ps=0,4-0,5 Вт/см2, плотность энергии Е=100-200 Дж/см2, причем время между введением указанного фотосенсибилизатора и сеансом облучения составляет от 45 мин до 1 ч. Хлориновый фотосенсибилизатор с ПСМА-лигандом имеет структурную формулу (I):A known method of photodynamic therapy of transplantable tumors of B-16 melanoma in mice with a photosensitizer of the chlorin series with a PSMA ligand (RU 2739193 C1). A chlorine photosensitizer with PSMA ligand is injected intravenously into the animal at a dose of 2.5-5.0 mg/kg, and then the tumor is irradiated with laser light with the following parameters: wavelength 650-670 nm, power density Ps=0.4-0.5 W/cm 2 , energy density E=100-200 J/cm 2 , and the time between the introduction of the specified photosensitizer and the irradiation session is from 45 minutes to 1 hour Chlorine photosensitizer with PSMA ligand has the structural formula (I):
где R1 выбирается из водорода (Н), натрия (Na), калия (К) или С1-С2-алкила, R2 представляет собой группу общей формулы CxH2x, где х=4÷17, R3 выбирается из водорода (Н), натрия (Na) или калия (К).where R 1 is selected from hydrogen (H), sodium (Na), potassium (K) or C 1 -C 2 -alkyl, R 2 is a group of General formula C x H 2x where x=4÷17, R 3 is selected from hydrogen (H), sodium (Na) or potassium (K).
Однако, данный фотосенсибилизатор является таргетным для меланомы и о его накоплении в опухолях других гистотипов данных нет.However, this photosensitizer is targeted for melanoma and there are no data on its accumulation in tumors of other histotypes.
Известен способ низкоинтенсивного лазерного излучения при проведении фотодинамической терапии с фотосенсибилизатором фоторан Е6 перевивной соединительнотканной опухоли саркома М-1 крыс положительной по мутантному гену р53 (RU 2736261 С2). Способ включает введение фотосенсибилизатора Фоторан Е6 в дозе 5 мг/кг, при этом через 2,5-3 ч после введения фотосенсибилизатора проводят низкоинтенсивное облучение лазером с параметрами: плотность энергии - 50 Дж/см2 и плотность мощности - 0,025 Вт/см2, время облучения - 33,5 минуты.A known method of low-intensity laser radiation during photodynamic therapy with a photosensitizer photoran E 6 grafted connective tissue tumor sarcoma M-1 of rats positive for the mutant p53 gene (RU 2736261 C2). The method includes the introduction of the photosensitizer Photoran E6 at a dose of 5 mg/kg, while 2.5-3 hours after the introduction of the photosensitizer, low-intensity laser irradiation is carried out with the following parameters: energy density - 50 J/cm 2 and power density - 0.025 W/cm 2 , exposure time - 33.5 minutes.
Однако, данный способ также требует введения большого количества фотосенсибилизатора и длительного времени лазерного воздействия.However, this method also requires the introduction of a large amount of photosensitizer and a long time of laser exposure.
Известен способ оптимитизации лечения перевивной соединительнотканной саркомы М-1 крыс при комбинированном воздействии фотодинамической терапии и лучевой терапии (RU 2763663 С2). Проводят комбинированное воздействие фотодинамической терапии и лучевой терапии по схеме: ФДТ+ЛТ или ЛТ+ФДТ, с интервалом времени 24 часа, причем сеанс ФДТ проводят с ФС липосомальным амидоаминхлорином е6 (ЛААХ), который вводят интраперитонеально в дозе 0,75 мг/кг массы животного, что при экстраполяции на дозу человека составляет 0,13 мг/кг, лекарственно-световой интервал 2,5-3,0 часа, параметры лазерного излучения: плотность энергии Е=100 Дж/см2, плотность мощности Ps=0,34 Вт/см2, лучевую терапию проводят с дозой γ-излучения 20 Гр.A known method for optimizing the treatment of transplantable connective tissue sarcoma M-1 rats under the combined effects of photodynamic therapy and radiation therapy (EN 2763663 C2). A combined effect of photodynamic therapy and radiation therapy is carried out according to the scheme: PDT + RT or RT + PDT, with a time interval of 24 hours, and the PDT session is carried out with PS liposomal amidoaminochlorin e6 (LAAH), which is administered intraperitoneally at a dose of 0.75 mg / kg of body weight animal, which, when extrapolated to a human dose, is 0.13 mg/kg, drug-light interval 2.5-3.0 hours, laser radiation parameters: energy density E=100 J/cm 2 , power density Ps=0.34 W/cm 2 radiation therapy is carried out with a dose of γ-radiation 20 Gy.
Однако, данный способ можно осуществить только в крупных медицинских центрах имеющих все необходимое оборудование и специалистов по обоим профилям.However, this method can only be implemented in large medical centers with all the necessary equipment and specialists in both fields.
Известен способ лечения перевивной соединительнотканной саркомы М-1 крыс при комбинированном воздействии фотодинамической терапии и лучевой терапии (RU 2767272 С2). Проводят комбинированное воздействие лучевой терапии и фотодинамической терапии по схеме: ЛТ+ФДТ, с интервалом времени 48 часов, сеанс ФДТ проводят с фотосенсибилизатором амидоаминхлорином е6 (ААХ), который вводят интраперитонеально в дозе 1,25 мг/кг массы животного, что при экстраполяции на дозу человека составляет 0,21 мг/кг, лекарственно-световой интервал между введением препарата и лазерным облучением составляет 3,0 часа, параметры лазерного воздействия: плотность энергии Е=300 Дж/см2, плотность мощности Ps=0,48 Вт/см2, при проведении лучевой терапии доза γ-излучения составляла 20 Гр.A known method for the treatment of grafted connective tissue sarcoma M-1 rats with combined exposure to photodynamic therapy and radiation therapy (EN 2767272 C2). The combined effect of radiation therapy and photodynamic therapy is carried out according to the scheme: RT + PDT, with a time interval of 48 hours, the PDT session is performed with the photosensitizer amidoaminochlorin e6 (AAC), which is administered intraperitoneally at a dose of 1.25 mg/kg of animal weight, which, when extrapolated to the human dose is 0.21 mg/kg, the drug-light interval between drug administration and laser irradiation is 3.0 hours, laser exposure parameters: energy density E=300 J/cm 2 , power density Ps=0.48 W/cm 2 , during radiation therapy, the dose of γ-radiation was 20 Gy.
Однако, данный способ также можно осуществить только в крупных медицинских центрах имеющих все необходимое оборудование и специалистов по обоим профилям.However, this method can also be implemented only in large medical centers with all the necessary equipment and specialists in both fields.
Самым близким (прототипом) является способ фотодинамической терапии перевивной эктодермальной опухоли меланомы В16 мышей (RU 2724867 С1). Вводят фотосенсибилизатор (ФС) Фоторан Е6 в дозе 5 мг/кг. Длина волны - в диапазоне 660-670 нм. Проводят терапию лазерным светом с параметрами: Ps=0,25 Вт/см2, Е=152 Дж/см2. При внутривенном введении время между введением и сеансом облучения составляет от 45 мин до 1 часа, при внутрибрюшинном - от 1,5 до 2 часов.The closest (prototype) is a method of photodynamic therapy transplantable ectodermal tumor of melanoma B16 mice (EN 2724867 C1). A photosensitizer (FS) Photoran E6 is administered at a dose of 5 mg/kg. Wavelength - in the range of 660-670 nm. Carry out laser light therapy with parameters: Ps=0.25 W/cm 2 , E=152 J/cm 2 . With intravenous administration, the time between administration and irradiation session ranges from 45 minutes to 1 hour, with intraperitoneal administration - from 1.5 to 2 hours.
Однако и в этом способе требуется ввести большую дозу фотосенсибилизатора.However, this method also requires the introduction of a large dose of the photosensitizer.
Техническим решением является разработка фотодинамической терапии перевиваемой карциномы Эрлиха мышей с использованием фотосенсибилизатора 132-(5-бигуанидилбутиламид)-хлорина е6, с определением оптимального лекарственно-светового интервала, а именно времени от введения ФС до воздействия лазером и подбора дозы введения ФС, плотности энергии и плотности мощности самого лазерного воздействия для достижения полного излечения, а именно полной регрессии опухоли у 100% животных вплоть до 90х суток после сеанса ФДТ и с минимальным повреждением окружающих тканей.The technical solution is the development of photodynamic therapy for transplantable Ehrlich carcinoma of mice using the photosensitizer 13 2 -(5-biguanidylbutylamide)-chlorin e6, with the determination of the optimal drug-light interval, namely the time from PS administration to laser exposure and selection of the dose of PS administration, energy density and power density of the laser exposure itself to achieve a complete cure, namely, complete tumor regression in 100% of animals up to 90 days after the PDT session and with minimal damage to surrounding tissues.
Технический результат, при осуществлении изобретения, достигается за счет того, что также как и в известном способе (прототипе) вводят фотосенсибилизатор и через определенный лекарственно-световой интервал воздействуют лазерным светом с длиной волны 662 нм на опухоль.The technical result, in the implementation of the invention, is achieved due to the fact that, as in the known method (prototype), a photosensitizer is introduced and, after a certain drug-light interval, laser light with a wavelength of 662 nm is applied to the tumor.
Особенностью заявляемого способа является то, что фотосенсибилизатор имеет структурную формулу:A feature of the proposed method is that the photosensitizer has a structural formula:
при этом 132-(5-бигуанидилбутиламид)-хлорин е6 вводят в дозе 1,25 мг/кг, что при экстраполяции на дозу для человека составляет 0,11 мг/кг, и воздействуют на сенсибилизированные ткани опухоли лазерным светом с параметрами: плотность энергии Е-150 Дж/см2, плотность мощности Ps-0,48 Вт/см2, причем время между введением указанного фотосенсибилизатора и сеансом облучения составляет от 45 до 105 минут.while 13 2 -(5-biguanidylbutylamide)-chlorin e6 is administered at a dose of 1.25 mg/kg, which, when extrapolated to a dose for humans, is 0.11 mg/kg, and the sensitized tumor tissues are exposed to laser light with the following parameters: density energy E-150 J/cm 2 , power density Ps-0.48 W/cm 2 , and the time between the introduction of the specified photosensitizer and the irradiation session is from 45 to 105 minutes.
Изобретение поясняется подробным описанием, серией опытов, таблицами и иллюстрациями, на которых изображено:The invention is illustrated by a detailed description, a series of experiments, tables and illustrations, which show:
Фиг. 1 - Структурная формула 132-(5-бигуанидилбутиламид)-хлорина е6.Fig. 1 - Structural formula 13 2 - (5-biguanidylbutylamide) - chlorine e6.
Фиг. 2 - Динамика накопления 132-(5-бигуанидилбутиламид)-хлорина е6 в опухоли и окружающей ткани мышей;Fig. 2 - Dynamics of accumulation of 13 2 -(5-biguanidylbutylamide)-chlorin e6 in the tumor and surrounding tissue of mice;
Способ осуществляют следующим образом.The method is carried out as follows.
Из ФС хлоринового ряда в клиниках РФ применяются препараты «Фотодитазин», «Радахлорин», «Фотолон» и «Фоторан Е6», которые являются анионными производными хлорина. Однако в последнее время внимание ученых привлекают катионные ФС, в том числе, содержащие первичную амино- или иминогруппы, способные в кислых средах (воспаленные и опухолевые ткани) протонироваться, придавая молекуле ФС положительный заряд. Попадая в опухолевую ткань и протонируясь, катионный ФС задерживается в ней, что обеспечивает значительно большее накопление по сравнению со здоровой тканью. Кватернизация атома азота первичной аминогруппы позволяет создать из аминоамидного производного хлорина е6 новый ФС с положительным зарядом. Введение в молекулу аминобутиламида хлорина е6 остатка бигуанидина, который является сильным основанием и легко протонируется, приводит к получению нового ФС хлоринового ряда - 132-(5-бигуанидилбутиламид)-хлорина е6 (Фиг. 1).Of the chlorin-type PS, Russian clinics use the preparations Photoditazin, Radachlorin, Photolon and Photoran E6, which are anionic derivatives of chlorin. However, recently the attention of scientists has been attracted by cationic PSs, including those containing primary amino or imino groups that are capable of being protonated in acidic environments (inflamed and tumor tissues), imparting a positive charge to the PS molecule. Getting into the tumor tissue and being protonated, the cationic PS is retained in it, which provides a much greater accumulation compared to healthy tissue. Quaternization of the nitrogen atom of the primary amino group makes it possible to create a new PS with a positive charge from the aminoamide derivative of chlorin e6. The introduction of a biguanidine residue, which is a strong base and easily protonated, into the molecule of aminobutylamide chlorin e6 leads to the production of a new PS of the chlorine series - 13 2 -(5-biguanidylbutylamide)-chlorin e6 (Fig. 1).
Мышам-самкам весом 20-25 г с имплантированной карциномой Эрлиха (КЭ вводят 132-(5-бигуанидилбутиламид)-хлорин е6 в дозе 1,25 мг/кг (при экстраполяции на дозу для человека составляет 0,11 мг/кг), и воздействуют на сенсибилизированные ткани опухоли лазерным светом с параметрами: длина волны 662 нм, плотность энергии Е-150 Дж/см2, плотность мощности Ps-0,48 Вт/см2. Время между введением указанного фотосенсибилизатора и сеансом облучения составляет от 45 до 105 минут. Фотосенсибилизатор имеет структурную формулу, указанную на Фиг. 1.Female mice weighing 20-25 g with implanted Ehrlich carcinoma (EC injected with 13 2 -(5-biguanidylbutylamide) -chlorin e6 at a dose of 1.25 mg/kg (when extrapolated to a dose for humans is 0.11 mg/kg), and act on sensitized tumor tissues with laser light with the following parameters: wavelength 662 nm, energy density E-150 J / cm 2 , power density Ps-0.48 W / cm 2. The time between the introduction of the specified photosensitizer and the irradiation session is from 45 to 105 minutes The photosensitizer has the structural formula shown in Fig. 1.
До 90- х суток после ФДТ наблюдалась полная регрессия опухолей.Until the 90th day after PDT, a complete regression of tumors was observed.
Экспериментальные исследования.Experimental studies.
Эксперименты проводились в строгом соответствии с Руководством по уходу и использованию лабораторных животных ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России. Используемые протоколы экспериментов на животных были одобрены Комиссией по биоэтическому контролю за содержанием и использованием лабораторных животных в научных целях ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России (номер разрешения: №1-СИ-00005) на 24 аутбредных мышах-самках весом 20-25 г с имплантированной карциномой Эрлиха (КЭ). Для воспроизведения солидной карциномы Эрлиха асцитическую жидкость с суспензией опухолевых клеток от мышей-доноров по 0,04 мл на мышь вводили подкожно в область бедра. В опыт мышей отбирали на 3 день, когда диаметры опухолей составляли 0,4-0,6 см. Контролем служили животные-опухоленосители без какого-либо воздействия.The experiments were carried out in strict accordance with the Guidelines for the Care and Use of Laboratory Animals of the National Research Center for Radiology of the Russian Ministry of Health. The protocols used for animal experiments were approved by the Commission for Bioethical Control over the Keeping and Use of Laboratory Animals for Scientific Purposes of the Federal State Budgetary Institution "NMITs Radiology" of the Ministry of Health of Russia (permit number: No. 1-SI-00005) on 24 outbred female mice weighing 20-25 g with implanted Ehrlich carcinoma (EC). To reproduce solid Ehrlich carcinoma, ascitic fluid with a suspension of tumor cells from donor mice, 0.04 ml per mouse, was injected subcutaneously into the thigh area. In the experiment, mice were selected on day 3, when the diameters of the tumors were 0.4-0.6 cm. The control animals were tumor-bearing animals without any exposure.
Для установления лекарственно-светового интервала (ЛСВИ) - времени от момента введения ФС до облучения лазером - определяли уровень накопления ФС, который оценивали по интенсивности флуоресценции в условных единицах (усл. ед) в опухолевой и окружающих тканях с помощью спектрофлуоресцентного метода на комплексе ЛЭСА -01 - «Биоспек», Россия. Для суждения о селективности накопления ФС в опухоли по отношению к здоровой ткани рассчитывали индекс контрастности (опухоль/окружающая ткань).To establish the drug-light interval (DLI) - the time from the moment of PS administration to laser irradiation - the level of PS accumulation was determined, which was estimated by the fluorescence intensity in arbitrary units (arb. units) in the tumor and surrounding tissues using the spectrofluorescence method on the LESA complex - 01 - "Biospec", Russia. To judge the selectivity of PS accumulation in the tumor with respect to healthy tissue, the contrast index (tumor/surrounding tissue) was calculated.
Источником лазерного излучения служил полупроводниковый аппарат «Аткус - 2», ЗАО «Полупроводниковые приборы» (Санкт-Петербург) с длиной волны излучения 662±1 нм. Диаметры светового пятна составляли 1,0 см. Объемы опухолей измеряли до проведения терапии (V0) ина7, 14 и 21 сутки (Vt) после ФДТ. Схема эксперимента приведена в таблице 1.The semiconductor apparatus "Atkus - 2", CJSC "Semiconductor Devices" (St. Petersburg) with a wavelength of 662 ± 1 nm served as a source of laser radiation. Light spot diameters were 1.0 cm. Tumor volumes were measured before therapy (V 0 ) and on days 7, 14, and 21 (V t ) after PDT. The scheme of the experiment is shown in Table 1.
Противоопухолевую эффективность оценивали, используя следующие показатели: коэффициента абсолютного прироста опухоли (К); торможение роста новообразования (ТРО, %); процент животных в группе с полной регрессией (ПР, %) опухолевых узлов (К=-1), критерий излечения - отсутствие видимых и пальпируемых опухолей через 3 месяца после ФДТ.Antitumor efficacy was assessed using the following indicators: coefficient of absolute tumor growth (K); inhibition of neoplasm growth (TRW, %); the percentage of animals in the group with complete regression (PR, %) of tumor nodes (K=-1), the criterion for cure is the absence of visible and palpable tumors 3 months after PDT.
Статистическую обработку результатов для независимых групп выполняли с использованием программ Statistica 6.0. Параметры описательной статистики представлены в виде среднего арифметического значения и стандартной ошибки среднего (М±m). Оценку значимости межгрупповых различий показателей проводили с помощью U-критерия Манна-Уитни (р<0,05).Statistical processing of results for independent groups was performed using Statistica 6.0 software. Descriptive statistics parameters are presented as arithmetic mean and standard error of the mean (M±m). The significance of intergroup differences in indicators was assessed using the Mann-Whitney U test (p<0.05).
Результаты исследования.Research results.
Через 15 мин после внутривенного введения препарата 132-(5-бигуанидилбутиламид)-хлорина е6 происходило увеличение накопления его как в опухоли, так и в окружающей ткани. Уровень высокого и максимального накопления препарата в опухоли КЭ и самый высокий индекс контрастности определялся через 45 мин - 105 мин, в связи с этим сделан вывод, что данный ЛСВИ является оптимальным (Фиг. 2).15 min after intravenous administration of 13 2 -(5-biguanidylbutylamide)-chlorin e6, its accumulation increased both in the tumor and in the surrounding tissue. The level of high and maximum accumulation of the drug in the EC tumor and the highest contrast index was determined after 45 min - 105 min, in connection with this, it was concluded that this LSVI is optimal (Fig. 2).
Изучение накопления фотоактивных веществ в тканях является важным аспектом исследований, позволяющим оптимизировать условия фотодинамического воздействия и проводить лечение на высоком уровне накопления ФС в опухоли при минимальной концентрации его в здоровой ткани.The study of the accumulation of photoactive substances in tissues is an important aspect of research, which makes it possible to optimize the conditions of photodynamic exposure and to carry out treatment at a high level of PS accumulation in the tumor with a minimum concentration in healthy tissue.
При проведении сеанса ФДТ с введением 132-(5-бигуанидилбутиламид)-хлорина е6 в дозе 1,25 мг/кг при параметрах лазерного воздействия Е - 150 Дж/см2, Ps - 0,48 Вт/см2 до 90 х суток после ФДТ наблюдалась полная регрессия опухолей.When conducting a PDT session with the introduction of 13 2 -(5-biguanidylbutylamide) -chlorin e6 at a dose of 1.25 mg/kg with laser exposure parameters E - 150 J/cm 2 , Ps - 0.48 W/cm 2 up to 90 days after PDT, a complete regression of tumors was observed.
Проведенные исследования продемонстрировали высокую противоопухолевую эффективность ФДТ с 132-(5-бигуанидилбутиламид)-хлорином е6 в дозе 1,25 мг/кг при параметрах лазерного облучения Е - 150 Дж/см2, Ps - 0,48 Вт/см2.The conducted studies demonstrated the high antitumor efficacy of PDT with 13 2 -(5-biguanidylbutylamide)-chlorin e6 at a dose of 1.25 mg/kg at laser irradiation parameters E - 150 J/cm 2 , Ps - 0.48 W/cm 2 .
С целью снижения токсического компонента лечения в дальнейших исследованиях были снижены дозы фотосенсибилизатора до 0,7 мг/кг массы животного. При этом на 21 сутки наблюдалось возобновление роста опухолей, но темпы прироста достоверно отличались от контроля (р<0,05). Через 3 месяца после ФДТ с дозой 0,7 мг/кг была получена значительная противоопухолевая эффективность с 132-(5-бигуанидилбутанамидо)-хлорином е6 - 80% полного излечения КЭ (табл. 2).In order to reduce the toxic component of treatment in further studies, the doses of the photosensitizer were reduced to 0.7 mg/kg of animal weight. At the same time, on the 21st day there was a resumption of tumor growth, but the growth rate was significantly different from the control (p<0.05). 3 months after PDT with a dose of 0.7 mg/kg, a significant antitumor efficacy was obtained with 13 2 -(5-biguanidylbutanamido)-chlorin e6 - 80% of the complete cure of TBE (Table 2).
В экспериментальных исследованиях получено 100% полное излечение животных с карциномой Эрлиха при проведении ФДТ с применением 132-(5-бигуанидилбутиламид)-хлорина е6.In experimental studies, a 100% complete cure of animals with Ehrlich's carcinoma was obtained during PDT using 13 2 -(5-biguanidylbutylamide)-chlorin e6.
Предложенное соединение 132-(5-бигуанидилбутиламид)-хлорин е6 является высокоэффективным фотосенсибилизатором для ФДТ показал максимальную фотодинамическую активность уже в малых дозах in vivo на мышах с перевиваемой злокачественной опухолью КЭ, где был достигнут полный терапевтический ответ у 100% животных.The proposed compound 13 2 -(5-biguanidylbutylamide)-chlorin e6 is a highly effective photosensitizer for PDT, showed the maximum photodynamic activity even at low doses in vivo in mice with a transplanted malignant EC tumor, where a complete therapeutic response was achieved in 100% of the animals.
Claims (3)
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2022111096A RU2022111096A (en) | 2022-07-04 |
| RU2788766C2 true RU2788766C2 (en) | 2023-01-24 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8454991B2 (en) * | 2006-07-24 | 2013-06-04 | Quest Pharmatech Inc. | Method and device for photodynamic therapy |
| RU2724867C2 (en) * | 2020-02-25 | 2020-06-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр радиологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ радиологии" Минздрава России) | Method of photodynamic therapy of transplanted ectodermal tumor of melanoma b16 of mice |
| RU2739193C1 (en) * | 2020-03-24 | 2020-12-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА-Российский технологический университет" (РТУ МИРЭА) | Method of photodynamic therapy of inoculated tumour of b-16 melanoma of mice with chlorine photosensitizer with psma-ligand |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8454991B2 (en) * | 2006-07-24 | 2013-06-04 | Quest Pharmatech Inc. | Method and device for photodynamic therapy |
| RU2724867C2 (en) * | 2020-02-25 | 2020-06-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр радиологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ радиологии" Минздрава России) | Method of photodynamic therapy of transplanted ectodermal tumor of melanoma b16 of mice |
| RU2739193C1 (en) * | 2020-03-24 | 2020-12-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА-Российский технологический университет" (РТУ МИРЭА) | Method of photodynamic therapy of inoculated tumour of b-16 melanoma of mice with chlorine photosensitizer with psma-ligand |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| М.А. Каплан и др. Фотодинамическая терапия: развитие метода и применение в клинической практике ФГБУ МРНЦ МЗ РФ / ФОТОДИНАМИЧЕСКАЯ терапия и ФОТОДИАГНОСТИКА, 2014, N.1, pp.8-14. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Marker et al. | Photoactivated in vitro anticancer activity of rhenium (I) tricarbonyl complexes bearing water-soluble phosphines | |
| Zhang et al. | A promising anticancer drug: A photosensitizer based on the porphyrin skeleton | |
| US20090192071A1 (en) | Use of photodynamic therapy to enhance treatment with immuno-modulating agents | |
| CN113461697B (en) | Chlorin compound and preparation method and application thereof | |
| Yakubovskaya et al. | Experimental photodynamic therapy: 15 years of development | |
| Serda et al. | Developing [60] fullerene nanomaterials for better photodynamic treatment of non-melanoma skin cancers | |
| Zhang et al. | Cu2+ embedded three-dimensional covalent organic framework for multiple ROS-based cancer immunotherapy | |
| US20230075925A1 (en) | Non-peripheral quaternary ammonium-modified zinc phthalocyanine and preparation method and use thereof | |
| Isaac-Lam et al. | Synthesis and Photodynamic Activity of Vitamin–Chlorin Conjugates at Nanomolar Concentrations against Prostate Cancer Cells | |
| Reshetnickov et al. | Novel drug form of chlorin e6 | |
| RU2788766C2 (en) | Method for photodynamic therapy of left tumors of mice ehrlich carcinoma with chlorine series photo-sensitizer | |
| Isaac-Lam et al. | Photodynamic activity of vitamin-chlorin conjugates at nanomolar concentrations against triple-negative breast cancer cells | |
| CN102134244A (en) | Medical photosensitizer and preparation method thereof | |
| CN113616809B (en) | Application of supermolecule organic frame material in removing residual medicine in photodynamic therapy | |
| Melissari et al. | Porphyrinoids for photodynamic therapy | |
| JP6940979B2 (en) | Ultrasonic sensitizer | |
| CN111514293A (en) | Application of near-infrared heavy-atom-free BODIPY in photodynamic therapy of metastatic tumor and up-conversion | |
| Swavey et al. | Porphyrin and Phthalocyanine Photosensitizers as PDT Agents: ANewModalityfortheTreatmentofMelanoma | |
| RU2282646C1 (en) | Photosensitizing agents for photodynamic therapy | |
| US20030087947A1 (en) | Novel photosensitizers of 9-hydroxypheophorbide-a derivatives used for photodynamic therapy | |
| Shi et al. | Advances in the design of photoactivated platinum anticancer complexes | |
| RU2720806C2 (en) | Photosensitiser of bacteriochlorine row for photodynamic therapy and method for its preparation | |
| US10058611B2 (en) | Use of α-(8-quinolinyloxy) mono-substituted phthalocyanine zinc for treatment of psoriasis | |
| RU2549953C2 (en) | Photosensitiser for photodynamic therapy | |
| Friaa et al. | Reaction of the m-THPC triplet state with the antioxidant Trolox and the anesthetic Propofol: Modulation of photosensitization mechanisms relevant to photodynamic therapy? |