biophBiomedical PhotonicsBiomedical Photonics2413-9432Non-profit partnership for development of domestic photodynamic therapy and photodiagnosis10.24931/2413-9432-2024-13-4-22-32bioph-678Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESСонодинамическая терапия с доксорубицином и фотосенсибилизатором фотолон в эксперименте in vivoDoxorubicin enhanced the antitumor efficacy of sonodynamic therapy with photosensitizer photolon in an in vivo experimentЦерковскийД. А.TzerkovskyD. A.

Минск

Minsk

tzerkovsky@mail.ruАдаменкоН. Д.AdamenkoN. D.

Витебск

Vitebsk

Республиканский научно-практический центр онкологии и медицинской радиологии им. Н.Н. АлександроваБеларусьN.N. Alexandrov National Cancer of BelarusBelarusВитебский государственный университет им. П.М. МашероваБеларусьVitebsk State University named after P.M. MasherovBelarus2024261220241342232Copyright © Церковский Д.А., Адаменко Н.Д., 20242024Церковский Д.А., Адаменко Н.Д.Tzerkovsky D.A., Adamenko N.D.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.pdt-journal.com/jour/article/view/678

Исследована противоопухолевая эффективность сонодинамической терапии (СДТ) с химиотерапевтическим лекарственным средством (ХЛС) и фотосенсибилизатором (ФС) хлоринового ряда в эксперименте in vivo. Работа выполнена на 60 белых нелинейных крысах, распределенных на 2 серии по 30 особей в каждой. В качестве опухолевого штамма использовали лимфосаркому Плисса, перевиваемую подкожно. Фотолон вводили внутривенно однократно в дозе 2,5 мг/кг за 2,5-3 ч до ультразвукового воздействия, а доксорубицин – внутрибрюшно однократно в дозе 5 мг/кг за 0,5 ч до ультразвукового воздействия, осуществляемого с помощью аппарата «Phyaction U», генерирующего излучение с частотой 1,04 МГц, интенсивностями 0,5 и 1,5 Вт/см 2 и продолжительностью 5 мин. Группы исследования в каждой из серий включали по 5 крыс: контроль, ультразвук, доксорубицин, фотолон + ультразвук, доксорубицин + ультразвук, фотолон + доксорубицин + ультразвук. Для оценки противоопухолевой эффективности использовались общепринятыев экспериментальной онкологии критерии: средний объем опухолей (Vср., см³), коэффициент абсолютного прироста опухолей (К, отн. ед.), коэффициент торможения роста опухолей (ТРО, %), частота полных опухолевых регрессий (ПР, %), средняя продолжительность жизни крыс (СПЖ, сут), коэффициент увеличения средней продолжительности жизни крыс (УПЖ, %) и медиана общей выживаемости (сут). Различия считали статистически значимыми при уровне значимости p<0,05. В первой и второй сериях экспериментов наиболее эффективными режимами было применение фотолон, доксорубицин и ультразвука с частотой 1,04 МГц и интенсивностями 0,5 и 1,5 Вт/см2 соответственно. Предложенное сочетание терапевтических воздействий позволило статистически значимо (р˂0,05) увеличить показатели ТРО, ПР и УПЖ по сравнению с контролем и каждым из компонентов метода в отдельности. Разработанные и апробированные в экспериментах in vivo методики СДТ характеризуются высокой противоопухолевой эффективностью.

The antitumor effectiveness of sonodynamic therapy (SDT) with a chemotherapeutic drug and a photosensitizer (PS) of the chlorine series was studied in an in vivo experiment. The work was performed on 60 white nonlinear rats, divided into 2 series of 30 individuals each. Pliss lymphosarcoma, transplanted subcutaneously, was used as a tumor strain. Photolon was administered intravenously in a single dose of 2.5 mg/kg 2.5-3 hours before ultrasound exposure, and doxorubicin was administered intraperitoneally in a single dose of 5 mg/kg 0.5 hours before ultrasound exposure performed using the «Phyaction U» apparatus, generating radiation with a frequency of 1.04 MHz, intensities of 0.5 and 1.5 W/cm² and lasting 5 minute. The study groups in each series included 5 rats: control, ultrasound, doxorubicin, photolon + ultrasound, doxorubicin + ultrasound, photolon + doxorubicin + ultrasound. To assess antitumor effectiveness, criteria generally accepted in experimental oncology were used: average volume of tumors (Vav., cm³), absolute tumor growth rate (K, units), tumor growth inhibition coefficient (TGI, %), frequency of complete tumor regressions (CR, %), the average life expectancy of rats (ALE, days), the coefficient of increase in the average life expectancy of rats (%) and the median overall survival (days). Differences were considered statistically significant at a significance level of p<0.05. In the first and second series of experiments, the most effective modes were the use of photolon, doxorubicin and ultrasound with a frequency of 1.04 MHz and intensities of 0.5 and 1.5 W/cm², respectively. The proposed combination of therapeutic interventions made it possible to statistically significantly (p˂0.05) increase the indicators of TGI, PR and ALE compared to the control and each of the components of the method separately. SDT methods developed and tested in in vivo experiments are characterized by high antitumor efficacy.

лимфосаркома Плиссадоксорубицинфотолонультразвуксонодинамическая терапияPliss lymphosarcomadoxorubicinphotolonultrasoundsonodynamic therapyReferencesCostley D., McEwan C., Fowley C., et al. Treating cancer with sonodynamic therapy: A review // Int. J. Hyperthermia. – 2015. – Vol. 32(2) – P. 107–117. doi: 10.3109/02656736.2014.992484.Costley D., McEwan C., Fowley C., et al. Treating cancer with sonodynamic therapy: A review. Int. J. Hyperthermia, 2015, vol. 32(2), pp. 107–117. doi: 10.3109/02656736.2014.992484.Escofre J.M. and Bouakaz A.B. Therapeutic ultrasound. – Switzerland: Springer, 2016. – 459 p.Escofre J.M. and Bouakaz A.B. Therapeutic ultrasound. – Switzerland: Springer, 2016. – 459 p.Rosenthal I., Sostaric J.Z., Riesz R. Sonodynamic therapy – a review of the synergistic efects of drugs and ultrasound // Ultrasonics Sonochem. – 2004. – Vol. 11. – P. 349–363. doi: 10.1016/j.ultsonch.2004.03.004.Rosenthal I., Sostaric J.Z., Riesz R. Sonodynamic therapy – a review of the synergistic efects of drugs and ultrasound. Ultrasonics Sonochem., 2004, vol. 11, pp. 349–363. doi: 10.1016/j.ultsonch.2004.03.004.Yumita T., Nishigaki R., Umemura K., et al. Synergetic efect of ultrasound and hematoporphyrin on sarcoma 180 // J. Jpn. Cancer Res. – Vol. 81. – 1990. – P. 304–308. doi: 10.1111/j.1349-7006.1990.tb02565.x.Yumita T., Nishigaki R., Umemura K., et al. Synergetic efect of ultrasound and hematoporphyrin on sarcoma 180. J. Jpn. Cancer Res., vol. 1990, vol. 81, pp. 304–308. doi: 10.1111/j.1349-7006.1990.tb02565.x.McHale A.P., Callan J.F., Nomikou N., et al. Sonodynamic therapy: concept, mechanism and application to cancer treatment // Adv. Exp. Med. Biol. – 2016. – Vol. 880. – P. 429–450. doi: 10.1007/978-3-319-22536-4_22.McHale A.P., Callan J.F., Nomikou N., et al. Sonodynamic therapy: concept, mechanism and application to cancer treatment. Adv. Exp. Med. Biol., 2016, vol. 880, pp. 429–450. doi: 10.1007/978-3-319-22536-4_22.Xu M., Zhou L., Zheng L., et al. Sonodynamic therapy-derived multimodal synergistic cancer therapy // Cancer Lett. – 2021. – Vol. 497. – P. 229–242. doi: 10.1016/j.canlet.2020.10.037.Xu M., Zhou L., Zheng L., et al. Sonodynamic therapy-derived multimodal synergistic cancer therapy. Cancer Lett., 2021, vol. 497, pp. 229–242. doi: 10.1016/j.canlet.2020.10.037.Tzerkovsky D.A., Protopovuch Ya.L., Stupak D.S. Sonodynamic and sono-photodynamic therapy in oncology // Biomedical Photonics. – 2019. – Vol. 8(2). – P. 31–46. https://doi.org/10.24931/2413-9432-2019-8-2-31-46.Tzerkovsky D.A., Protopovuch Ya.L., Stupak D.S. Sonodynamic and sono-photodynamic therapy in oncology. Biomedical Photonics, 2019, vol. 8(2), pp. 31–46. https://doi.org/10.24931/2413-9432-2019-8-2-31-46.Liao S., Cai M., Zhu R., et al. Antitumor efect of photodynamic therapy/sonodynamic therapy/sono-photodynamic therapy of chlorin e6 and other applications // Mol. Pharm. – 2023. – Vol. 20(2). – P. 875–885. doi: 10.1021/acs.molpharmaceut.2c00824.Liao S., Cai M., Zhu R., et al. Antitumor efect of photodynamic therapy/sonodynamic therapy/sono-photodynamic therapy of chlorin e6 and other applications. Mol. Pharm., 2023, vol. 20(2), pp. 875–885. doi: 10.1021/acs.molpharmaceut.2c00824.Gao H.J., Zhang W.M., Wang X.H., et al. Adriamycin enhances the sonodynamic efect of chlorin e6 against the proliferation of human breast cancer MDA-MB-231 cells in vitro // Nan. Fang Yi Ke Da Xue Xue Bao. – 2010. – Vol. 30(10). – P. 2291–2294.Gao H.J., Zhang W.M., Wang X.H., et al. Adriamycin enhances the sonodynamic efect of chlorin e6 against the proliferation of human breast cancer MDA-MB-231 cells in vitro. Nan. Fang Yi Ke Da Xue Xue Bao., 2010, vol. 30(10), pp. 2291–2294.Liang L., Xie S., Jiang L., et al. The combined efects of hematoporphyrin monomethyl ether-SDT and doxorubicin on the proliferation of QBC939 cell lines // Ultrasound. Med. Biol. – 2013. – Vol. 39(1). – P. 146–160. doi: 10.1016/j.ultrasmedbio.2012.08.017.Liang L., Xie S., Jiang L., et al. The combined efects of hematoporphyrin monomethyl ether-SDT and doxorubicin on the proliferation of QBC939 cell lines. Ultrasound. Med. Biol., 2013, vol. 39(1), pp. 146–160. doi: 10.1016/j.ultrasmedbio.2012.08.017.Osaki T. et al. Sonodynamic therapy using 5-aminolevulinic acid enhances the efcacy of bleomycin // Ultrasonics. – 2016. – Vol. 67. – P. 76–84.Osaki T., Ono M., Uto Y., et al. Sonodynamic therapy using 5-aminolevulinic acid enhances the efcacy of bleomycin. Ultrasonics, 2016, vol. 67, pp. 76–84. doi: 10.1016/j.ultras.2016.01.003.Osaki T., Ono M., Uto Y., et al. Bleomycin enhances the efcacy of sonodynamic therapy using aluminum phthalocyanine disulfonate // Ultrason. Sonochem. – 2016. – Vol. 28. – P. 161–168. doi: 10.1016/j.ultras.2016.01.003.Osaki T., Ono M., Uto Y., et al. Bleomycin enhances the efcacy of sonodynamic therapy using aluminum phthalocyanine disulfonate. Ultrason. Sonochem., 2016, vol. 28, pp. 161–168. doi: 10.1016/j.ultsonch.2015.07.013.Xu P., Yao J., Li Z., et al. Therapeutic efect of doxorubicin-chlorin e6-loaded mesoporous silica nanoparticles combined with ultrasound on triple-negative breast cancer // Int. J. Nanomedicine. – 2020. – Vol. 15. – P. 2659–2668. doi: 10.2147/IJN.S243037.Xu P., Yao J., Li Z., et al. Therapeutic efect of doxorubicin-chlorin e6-loaded mesoporous silica nanoparticles combined with ultrasound on triple-negative breast cancer. Int. J. Nanomedicine, 2020, vol. 15, pp. 2659–2668. doi: 10.2147/IJN.S243037.Санитарные правила и нормы 2.1.2.12-18-2006 «Устройство, оборудование и содержание экспериментально-биологических клиник (вивариев)» (Постановление Главного государственного санитарного врача Республики Беларусь, от 31.10.2006 г. № 131).Sanitary rules and regulations 2.1.2.12-18-2006 «Design, equipment and maintenance of experimental biological clinics (vivariums)» (Resolution of the Chief State Sanitary Doctor of the Republic of Belarus, dated October 31, 2006, №. 131) (in Russian).ГОСТ 33216-2014 «Руководство по содержанию и уходу за лабораторными животными. Правила содержания и ухода за лабораторными грызунами и кроликами».State standard 33216-2014 «Guide to the maintenance and care of laboratory animals. Rules for keeping and caring for laboratory rodents and rabbits» (in Russian).ГОСТ 33215-2014 «Руководство по содержанию и уходу за лабораторными животными. Правила оборудования помещений и организации процедур».State standard 33215-2014 «Guide to the care and maintenance of laboratory animals. Rules for equipment of premises and organization of procedures» (in Russian).Европейская конвенция о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях (г. Страсбург, Франция, от 18.03.1986 г.) с изменениями в соответствии с положениями Протокола (СЕД № 170 от 02.12. 2005 г.).European Convention for the Protection of Vertebrate Animals Used for Experimental or Other Scientifc Purposes (Strasbourg, France, dated March 18, 1986) as amended in accordance with the provisions of the Protocol (ETS №. 170, dated December 2, 2005) (in Russian).Директива 2010/63/EU Европейского парламента и Европейского союза по охране животных, используемых в научных целях (от 22.09.2010 г.).Directive 2010/63/EU of the European Parliament and the European Union for the protection of animals used for scientifc purposes (dated September 22, 2010) (in Russian).19.ТПК 125-2008 «Надлежащая лабораторная практика» (Постановление Министерства здравоохранения Республики Беларусь № 56 от 28.03.2008 г.).Technical Code 125-2008 «Good Laboratory Practice» (Resolution of the Ministry of Health of the Republic of Belarus №. 56, dated March 28, 2008) (in Russian).Hubrecht R.C., Carter E. The 3Rs and humane experimental technique: implementing change // Animals (Basel). – 2019. – Vol. 9(10). – P. 1–10. doi: 10.3390/ani9100754.Hubrecht R.C., Carter E. The 3Rs and humane experimental technique: implementing change. Animals (Basel), 2019, vol. 9(10), pp. 1–10. doi: 10.3390/ani9100754.Olyushin V.E., Kukanov K.K., Nechaeva A.S., et. al. Photodynamic therapy in neurooncology // Biomedical Photonics. – 2023. – Vol. 12(3). – P. 25–35. doi: 10.24931/2413-9432-2023-12-3-25-3518.Olyushin V.E., Kukanov K.K., Nechaeva A.S., et. al. Photodynamic therapy in neurooncology. Biomedical Photonics, 2023, vol. 12(3), pp. 25–35. doi: 10.24931/2413-9432-2023-12-3-25-3518.Panaseykin Y.A., Kapinus V.N., Filonenko E.V., et al. Photodynamic therapy in treatment of squamous cell carcinoma of oral cavity with chlorine e6 photosensitizer with long-term follow up // Biomedical Photonics. – 2024. – Vol. 13(1). – P. 28–38. https://doi.org/10.24931/2413-9432-2023-13-1-28-38.Panaseykin Y.A., Kapinus V.N., Filonenko E.V., et al. Photodynamic therapy in treatment of squamous cell carcinoma of oral cavity with chlorine e6 photosensitizer with long-term follow up. Biomedical Photonics, 2024, vol. 13(1), pp. 28–38. https://doi.org/10.24931/2413-9432-2023-13-1-28-38.Tseimakh A.E., Mitshenko A.N., Kurtukov V.A., et al. Efectiveness of palliative photodynamic therapy for unresectable biliary cancer. Systematic review and meta-analysis // Biomedical Photonics. – 2024. – Vol. 13(2). – P. 34–42. https://doi.org/10.24931/2413-9432-2024-13-2-34-42.Tseimakh A.E., Mitshenko A.N., Kurtukov V.A., et al. Efectiveness of palliative photodynamic therapy for unresectable biliary cancer. Systematic review and meta-analysis. Biomedical Photonics, 2024, vol. 13(2), pp. 34–42. https://doi.org/10.24931/2413-9432-2024-13-2-34-42.Trushina O.I., Filonenko E.V., Novikova E.G., et al. Photodynamic therapy in the prevention of HPV-induced recurrences of precancer and initial cancer of the cervix // Biomedical Photonics. – 2024. – Vol. 13(3). P. 42–46. https://doi.org/10.24931/241-9432-2024-13-3-42-46.Trushina O.I., Filonenko E.V., Novikova E.G., et al. Photodynamic therapy in the prevention of HPV-induced recurrences of precancer and initial cancer of the cervix. Biomedical Photonics, 2024, vol. 13(3), pp. 42–46. https://doi.org/10.24931/241-9432-2024-13-3-42-46.Ciambella C.C., Takabe K. Cryotherapy in the treatment of early-stage breast cancer // World J. Oncol. – 2024. – Vol. 15(5). – P. 737–743. doi: 10.14740/wjon1909.Ciambella C.C., Takabe K. Cryotherapy in the treatment of early-stage breast cancer. World J. Oncol., 2024, vol. 15(5), pp. 737–743. doi: 10.14740/wjon1909.Pio F., Murdock A., Fuller R.E., et al. The role of whole-gland and focal cryotherapy in recurrent prostate cancer // Cancers (Basel). – 2024. – Vol. 16(18). – P. 3325. doi: 10.3390/cancers16183225.Pio F., Murdock A., Fuller R.E., et al. The role of whole-gland and focal cryotherapy in recurrent prostate cancer. Cancers (Basel), 2024, vol. 16(18), pp. 3325. doi: 10.3390/cancers16183225.Peeters H., van Zwol E.M., Brancato L., et al. Systematic review of the registered clinical trials for oncological hyperthermia treatment // Int. J. Hyperthermia. – 2022. – Vol. 39(1). – P. 806–812. doi: 10.1080/02656736.2022.2076292.Peeters H., van Zwol E.M., Brancato L., et al. Systematic review of the registered clinical trials for oncological hyperthermia treatment. Int. J. Hyperthermia, 2022, vol. 39(1). – pp. 806–812. doi: 10.1080/02656736.2022.2076292.

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