biophBiomedical PhotonicsBiomedical Photonics2413-9432Non-profit partnership for development of domestic photodynamic therapy and photodiagnosis10.24931/2413-9432-2021-10-2-25-33bioph-488Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESПротивоопухолевая эффективность контактной лучевой терапии в комбинации с фотосенсибилизатором хлоринового ряда в экспериментеAntitumor efficiency of contact radiotherapy in combination with a chlorin-based photosensitizer in experimentЦерковскийД. А.TzerkovskyD. A.

Лесной

Lesnoy

tzerkovsky@mail.ruПротоповичЕ. Л.ProtopovichYa. L.

Лесной

Lesnoy

КозловскийД. И.KozlovskyD. I.

Лесной

Lesnoy

СусловаВ. А.SuslovaV. A.

Лесной

Lesnoy

Республиканский научно-практический центр онкологии и медицинской радиологии им. Н.Н. АлександроваБеларусьN.N. Alexandrov National Cancer Centre of BelarusBelarus2021020820211022533Copyright © Церковский Д.А., Протопович Е.Л., Козловский Д.И., Суслова В.А., 20212021Церковский Д.А., Протопович Е.Л., Козловский Д.И., Суслова В.А.Tzerkovsky D.A., Protopovich Y.L., Kozlovsky D.I., Suslova V.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.pdt-journal.com/jour/article/view/488

Авторами изучена противоопухолевая эффективность контактной лучевой терапии (КЛТ) в комбинации с фотосенсибилизатором (ФС) хлоринового ряда в эксперименте на лабораторных животных с перевивными опухолями. Работа выполнена на 50 лабораторных животных (белые беспородные крысы) с массой тела 250±50 г. В качестве опухолевых моделей использовали лимфосаркому Плисса (ЛСП) и альвеолярный рак печени РС (РС1), перевитые подкожно. ФС хлоринового ряда фотолон (РУП «Белмедпрепараты», Беларусь) вводился внутривенно капельно в дозе 2,5 мг/кг массы тела. Сеанс КЛТ проводили через 2,5 – 4 ч (в зависимости от опухолевой модели) после введения ФС с использованием аппарата «microSelectron HDR V3 Digital» («Nucletron», Нидерланды) с источником излучения 192–Ir в разовых очаговых дозах (РОД) 5 и 10 Гр. Все лабораторные животные, как в подгруппе с ЛСП, так и в подгруппе с РС1, были разделены на 5 групп по 5 особей в каждой: интактный контроль, КЛТ РОД 5 Гр, КЛТ РОД 10 Гр, ФС + КЛТ РОД 5Гр, ФС + КЛТ РОД 10 Гр. На модели ЛСП на 14–е сутки от начала воздействий средний объем опухоли (Vср ) в группах составил 26,31±5,81; 22,45±6,97; 18,99±4,86; 10,75±5,18 и 28,06±2,85 см3, соответственно (р˂0,05). Коэффициент торможения роста опухоли (ТРО) в опытных группах составил 14,67%; 27,82%; 59,14% и - 6,65%, соответственно. Частота полных регрессий опухолей через 60 суток после начала эксперимента составила 0%, 20%, 20%, 60% и 20%, соответственно. На модели РС1 на 14–е сутки от начала воздействий Vср . в группах составил 4,48±1,03; 0,80±0,21; 0,29±0,09; 0,19±0,07 и 0,32±0,08 см3, соответственно (р=0,009). Коэффициент ТРО в опытных группах составил 82,14%; 93,53%; 95,76% и 92,86%, соответственно. Частота полных регрессий опухолей через 60 суток после начала эксперимента составила 0%, 0%, 20%, 0% и 0%, соответственно. Результаты исследования показали, что введение ФС хлоринового ряда перед сеансом КЛТ увеличивает противоопухолевую эффективность лучевой терапии у животных с различными по гистологической структуре и характеру роста перевивными опухолями. Полученные данные свидетельствуют о перспективности дальнейших исследований радиосенсибилизирующих свойств ФС.

Authors have studied the antitumor efficacy of contact radiation therapy (CRT) in combination with a chlorin-based photosensitizer (PS) in an experiment on laboratory animals with transplanted tumors. The experimental study was performed in 50 white outbred rats weighing 250±50 g. Subcutaneously transplanted Pliss lymphosarcoma (PLS) and alveolar liver cancer RS1 (RS1) were used as tumor models. Chlorinbased PS photolon (RUE «Belmedpreparaty», Republic Belarus) was injected intravenously at a dose of 2.5 mg/kg. The radiation sessions were carried out 2.5–4 hours (depending on the tumor model) after the administration of the PS using the device «microSelectron HDR V3 Digital» («Nucletron», Netherlands) with a 192-Ir radiation source in single focal doses 5 and 10 Gy. All laboratory animals (for PLS and RS1) were subdivided into 5 groups of 5 animals each: intact control, CRT 5 Gy, CRT 10 Gy, PS + CRT 5 Gy, PS + CRT 10 Gy. For the PLS tumor model – on the 14th day from the beginning of the experiment Vav. in groups were 26.31±5.81; 22.45±6.97; 18.99±4.86; 10.75±5.18 and 28.06±2.85 cm3, respectively (p˂0.05). The coefficients of tumor growth inhibition in the experimental groups were 14.67%, 27.82%, 59.14% and 6.65%, respectively. The frequency of complete tumor regressions 60 days after the start of the experiment was 0%, 20%, 20%, 60%, and 20%, respectively. On RS1 tumor model – on the 14th day from the beginning of the experiment Vav. in groups were 4.48±1.03; 0.80±0.21; 0.29±0.09; 0.19±0.07 and 0.32±0.08 cm3, respectively (p=0.009). The coefficients of tumor growth inhibition in the experimental groups were 82.14%, 93.53%, 95.76% and 92.86%, respectively. The frequency of complete tumor regressions 60 days after the start of the experiment was 0%, 0%, 20%, 0%, and 0%, respectively. Systemic administration of chlorin-based PS before the CRT session increases the antitumor efficacy of radiation therapy in animals with transplantable tumors of different histological structure and growth patterns. The data obtained indicate that further studies of the radiosensitizing properties of PS are promising.

экспериментальное исследованиелабораторные животныеперевивные опухоликонтактная лучевая терапияфотосенсибилизаторexperimental studylaboratory animalstransplanted tumorscontact radiotherapyphotosensitizerРабота выполнена при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований Национальной Академии наук Беларуси (грант № М19М-137, 2019–2021 гг.).ReferencesЦерковский Д.А., Протопович Е.Л. Радиосенсибилизирующий эффект фотосенсибилизаторов (обзор результатов экспериментальных и клинических исследований) // Онкологический журнал. - 2018. - Т. 12, № 2. - С. 110-115.Tzerkovsky D.A., Protopovich E.L. Radiosensitizing effect of photosensitizers (review of the results of experimental and clinical studies). Oncological Journal, 2018, Vol. 12(2), рр. 110-115 (in Russian).Sokolov V.V., Filonenko E.V., Telegina L.V., Bulgakova N.N., Smirnov V.V. Combination of fluorescent imaging and local spectrophotometry in fluorescent diagnostics of early cancer of larynx and bronchus // Quantum Electronics. - 2002. - Vol. 32(11) . - Р. 963-969.Sokolov V.V., Filonenko E.V., Telegina L.V. et al. Combination of fluorescent imaging and local spectrophotometry in fluorescent diagnostics of early cancer of larynx and bronchus. Quantum Electronics, 2002, Vol. 32(11), рр. 963-969 (in Russian).Sokolov Victor V., Chissov V.I., Filonenko E.V., Sukhin Garry M.,Yakubovskaya R.I., Belous T.A., Zharkova Natalja N., Kozlov Dmitrij N., Smirnov V.V. Photodynamic therapy of cancer with the photosensitizer PHOTOGEM // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. - 1995. - Vol. 2325. - Р. 367-374.Sokolov Victor V., Chissov V.I., Filonenko E.V. et al. Photodynamic therapy of cancer with the photosensitizer PHOTOGEM. Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, 1995, Vol. 2325, рр. 367-374.Filonenko, E.V. The history of development of fluorescence diagnosis and photodynamic therapy and their capabilities in oncology // Russian Journal of General Chemistry. - 2015. - Vol. 85(1) . - Р. 211-216.Filonenko, E.V. The history of development of fluorescence diagnosis and photodynamic therapy and their capabilities in oncology. Russian Journal of General Chemistry, 2015,Vol. 85(1), pp. 211-216.Sokolov Victor V., Chissov V.I., Filonenko E.V., Yakubovskaya R.I., Sukhin D.G., Galpern Maria G., Vorozhtsov Georgij N., Gulin A.V., Zhitkova M.B., Zharkova Natalja N., Kozlov Dmitrij N., Smirnov V.V. First clinical results with a new drug for PDT // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. - 1995. - 2325. - Р. 364-366.Sokolov Victor V., Chissov V.I., Filonenko E.V., Yakubovskaya R.I. et al. First clinical results with a new drug for PDT. Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, 1995, Vol. 2325, pp. 364-366.Семенов Д.Ю., Васильев Ю.Л., Дыдыкин С.С., Странадко Е.Ф., Шубин В.К., Богомазов Ю.К., Морохотов В.А., Щербюк А.Н., Морозов С.В., Захаров Ю.И. Антимикробная и антимикотическая фотодинамическая терапия (обзор литературы) // Biomedical Photonics. - 2021. - Т. 10(1) . - С. 25-31. https://doi.org/10.24931/2413-9432-2021-10-1-25-31Semyonov D.Yu., Vasil’ev Yu.L., Dydykin S.S. et al. Antimicrobial and antimycotic photodynamic therapy (review of literature). Biomedical Photonics, 202, Vol.10(1), pp. 25-31 (in Russian). https://doi.org/10.24931/2413-9432-2021-10-1-25-31Филоненко Е.В., Трушина О.И., Новикова Е.Г., Зароченцева Н.В., Ровинская О.В., Иванова-Радкевич В.И., Каприн А.Д. Фотодинамическая терапия в лечении интраэпителиальных неоплазий шейки матки, вульвы и влагалища. // Biomedical Photonics. - 2020. - Т. 9(4) . - С.31-39. https://doi.org/10.24931/2413-9432-2020-9-4-31-39Filonenko E.V., Trushina O.I., Novikova E.G. et al. Photodynamic therapy in the treatment of intraepithelial neoplasia of the cervix, vulva and vagina. Biomedical Photonics, 2020, Vol. 9(4), pp. 31-39 (In Russian.) https://doi.org/10.24931/2413-9432-2020-9-4-31-39Рахимжанова Р.И., Шаназаров Н.А., Туржанова Д.Е. Фотодинамическая терапия внутрикожных метастазов рака молочной железы (обзор литературы) // Biomedical Photonics. - 2019. - Т. 8(3) . - С. 36-42. https://doi.org/10.24931/2413-9432-2019-8-3-36-42Rakhimzhanova R.I., Shanazarov N.A., Turzhanova D.E. Photodynamic therapy of intradermal metastatic breast cancer (literature review). Biomedical Photonics, 2019, Vol. 8(3), pp. 36-42 (In Russian.) https://doi.org/10.24931/2413-9432-2019-8-3-36-42Kulka U. et al. Radiosensitization of tumours by porphyrins // Cancer Lett. - 2006. - Vol. 235. - P. 40-47.Kulka U. et al. Radiosensitization of tumours by porphyrins. Cancer Lett, 2006, Vol. 235, рр. 40-47.Schaffer M. et al. Feasibility of photofrin II as a radiosensitizing agent in solid tumors - preliminary results // Onkologie. - 2006. - Vol. 29. - P. 514-519.Schaffer M. et al. Feasibility of photofrin II as a radiosensitizing agent in solid tumors - preliminary results. Onkologie, 2006, Vol. 29, рр. 514-519.Schaffer M. et al. Radiation therapy combined with photofrin or 5-ALA: effect on Lewis sarcoma tumor lines implanted in mice. Preliminary results // Tumori. - 2002. - Vol. 88. - P. 407-410.Schaffer M. et al. Radiation therapy combined with photofrin or 5-ALA: effect on Lewis sarcoma tumor lines implanted in mice. Preliminary results. Tumori, 2002, Vol. 88, рр. 407-410.Bloznelytë-Plëðnienë L. and Rutkovskiene L. Radiosensitized treatment of primary or metastatical malignant brain tumors with hematoporphyrin derivative // Electron. Electric. Engineer. - 2006. - Vol. 4(68). - P. 83-86.Bloznelytë-Plëðnienë L. and Rutkovskiene L. Radiosensitized treatment of primary or metastatical malignant brain tumors with hematoporphyrin derivative. Electron. Electric. Engineer, 2006, Vol. 4(68), рр. 83-86.Yamamoto J. et al. Radiosensitizing effect of 5-aminolevulinic acid-induced protoporphyrin IX in glioma cells in vitro // Oncol. Rep. - 2012. - Vol. 27. - P. 1748-1752.Yamamoto J. et al. Radiosensitizing effect of 5-aminolevulinic acid-induced protoporphyrin IX in glioma cells in vitro. Oncol. Rep, 2012, Vol. 27, рр. 1748-1752.Санитарные правила и нормы 2.1.2.12-18-2006 «Устройство, оборудование и содержание экспериментально-биологических клиник (вивариев)», Постановление от 31.10.2006 г. № 131, г. Минск, Республика Беларусь.Sanitarnye pravila i normy 2.1.2.12-18-2006 «Ustrojstvo, oborudovanie i soderzhanie jeksperimental’no-biologicheskih klinik (vivariev)», Postanovlenie ot 31.10.2006 g. № 131, g. Minsk, Respublika Belarus’ [Resolution No. 131 of 31.10.2006, Minsk, Republic of Belarus] (in Belarus).Лимфосаркома Плисса [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.bionco.ru/methods/exp_chemotherapy/strains/char_strains/LSP/. - Дата доступа: 15.03.2021.Limfosarkoma Plissa [Electronic source]. http://www.bionco.ru/methods/exp_chemotherapy/strains/char_strains/LSP/. - Accessed: 15.03.2021 (in Russian).Холангиома (альвеолярный рак печени РС1) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.bionco.ru/methods/exp_chemotherapy/strains/char_strains/rs1/. - Дата доступа: 15.03.2021.Holangioma (al’veolyarnyj rak pecheni RS1) [alveolar liver cancer PC1] [Electronic source]. - Rezhim dostupa: http://www.bionco.ru/methods/exp_chemotherapy/strains/char_strains/rs1/. - Accessed: 15.03.2021 (in Russian).Методические указания по изучению противоопухолевой активности фармакологических веществ / Трещалина Е.М. и др. // В кн.: Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ / под общей ред. член-корр. РАМН проф. Р.У. Хабриева. - 2 изд., перераб. и доп. - М.: ОАО изд. «Медицина», 2005 г. - 832 С. - C. 637-651.Metodicheskie ukazanija po izucheniju protivoopuholevoj aktivnosti farmakologicheskih veshhestv / Treshhalina E.M. i dr. // V kn.: Rukovodstvo po jeksperimental’nomu (doklinicheskomu) izucheniju novyh farmakologicheskih veshhestv / pod obshhej red. chlen-korr. RAMN prof. R.U. Habrieva. - 2 izd., pererab. i dop. - M.: OAO izd. «Medicina» [2nd ed., reprint. and add. - M.: JSC ed. “Medicine”], 2005, Vol. 832 S, рр. 637-651 (in Russian).Schaffer M. et al. The application of photofrin II® as a sensitizing agent for ionizing radiation - a new approach in tumor therapy? // Current Med. Chem. - 2005. - Vol. 12. - Р. 1209-1215.Schaffer M. et al. The application of photofrin II® as a sensitizing agent for ionizing radiation - a new approach in tumor therapy? Current Med. Chem, 2005, Vol. 12, рр. 1209-1215.Schaffer M. et al. Effect of Photofrin II as a radio-sensitizing agent in two different oesophageal carcinoma cell lines // J. Porphyrins Phthalocyanines. - 2005. - Vol. 9. - P. 470-475.Schaffer M. et al. Effect of Photofrin II as a radio-sensitizing agent in two different oesophageal carcinoma cell lines. J. Porphyrins Phthalocyanines, 2005, Vol. 9, рр. 470-475.Kulka U. et al. Photofrin as a radiosensitizer in an in vitro cell survival assay // Biochem. Biophys. Res. Commun. - 2003. - Vol. 311. - P. 98-103.Kulka U. et al. Photofrin as a radiosensitizer in an in vitro cell survival assay. Biochem. Biophys. Res. Commun, 2003, Vol. 311, рр. 98-103.Shaffer M. et al. Photofrin as a radiosensitizing agent for tumors: studies in comparison to other porphyrins, in an experimental in vivo model // J. Photochem. Photobiol. B. - 2002. - Vol. 66(3). - P. 157-164.Shaffer M. et al. Photofrin as a radiosensitizing agent for tumors: studies in comparison to other porphyrins, in an experimental in vivo model. J. Photochem. Photobiol, 2002, Vol. 66(3), рр. 157-164.Rutkovskienė L. et al. Sensitization of rat C6 glioma cells to ionizing radiation by porphyrins // Acta Medica Lituanica. - 2011. - Vol. 18(2). - P. 56-62.Rutkovskienė L. et al. Sensitization of rat C6 glioma cells to ionizing radiation by porphyrins. Acta Medica Lituanica, 2011, Vol. 18(2), рр. 56-62.Shaffer M. et al. Application of Photofrin II as a specific radiosensitizing agent in patients with bladder cancer - a report of two cases // Photochem. Photobiol. Sci. - 2002. - Vol. 1(9). - P. 686-689.Shaffer M. et al. Application of Photofrin II as a specific radiosensitizing agent in patients with bladder cancer - a report of two cases. Photochem. Photobiol. Sci, 2002, Vol. 1(9), рр. 686-689.Schaffer M. et al. Treatment of astrocytoma grade III with Photofrin II as a radiosensitizer. A case report // Strahlenther Onkol. - 2013. - Vol. 189(11). - P. 972-976.Schaffer M. et al. Treatment of astrocytoma grade III with Photofrin II as a radiosensitizer. A case report. Strahlenther Onkol, 2013, Vol. 189(11), рр. 972-976.Shaffer P. et al. Treatment of cervix carcinoma FIGO IIIb with Photofrin II as a radiosensitizer: a case report // Photochem. Photobiol. Sci. - 2019. - Vol. 18(5). - P. 1275-1279.Shaffer P. et al. Treatment of cervix carcinoma FIGO IIIb with Photofrin II as a radiosensitizer: a case report. Photochem. Photobiol. Sci, 2019, Vol. 18(5), рр. 1275-1279.Moradi A. et al. In vivo evaluation of photofrin II radiosensitivity for the treatment of adenocarcinoma tumors in balb/C mice using brachytherapy // IFMBE Proceedings. - 2009. - Vol. 25(1). - P. 141-143.Moradi A. et al. In vivo evaluation of photofrin II radiosensitivity for the treatment of adenocarcinoma tumors in balb/C mice using brachytherapy. IFMBE Proceedings, 2009, Vol. 25(1), рр. 141-143.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.