Экспериментальные исследования in vivo противоопухолевой эффективности фотодинамической и радиодинамической терапии, а также их сочетания

В рамках пилотного исследования авторами изучена противоопухолевая эффективность фотодинамической терапии (ФДТ) в комбинации с радиодинамической терапией (РДТ) в эксперименте in vivo на подкожно перевитой опухолевой модели лимфосаркомы Плисса (ЛСП) у крыс. Фотосенсибилизатор (ФС) на основе хлорина е6 вводили внутривенно в дозе 2,5 мг/кг массы тела. Сеанс РДТ проводили на установке для контактной лучевой терапии (КЛТ) однократно через 2,5–3 ч после окончания введения ФС с использованием γ-излучения (192Ir) в разовой очаговой дозе 6 Гр. Сеанс ФДТ осуществляли однократно непосредственно после воздействия ионизирующим излучением с помощью полупроводникового лазера «PDT diode laser» (OOO «Imaf Axicon», Беларусь, λ=660±5 нм) со световой дозой 100 Дж/см2  с плотностью мощности 0,2 Вт/см2  и мощностью 0,353 Вт. Все крысы были разделены на 4 группы по 6–7 особей в каждой: интактный контроль (ИК), ФС + ФДТ, ФС + КЛТ, ФС + КЛТ + ФДТ. Критерии оценки противоопухолевой эффективности: средний объем опухолей (Vср., см3 ), коэффициент абсолютного прироста опухолей (К, в относительных единицах (ОЕ), показатель торможения роста опухолей (ТРО, %), частота полной регрессии опухоли (ПР, %), доля излеченных крыс (%), показатель увеличения продолжительности жизни (УПЖ, %). Различия считались статистически значимыми при уровне значимости p<0,05. На 18-е сутки эксперимента Vср. в группах составил 63,25±2,76 см³; 29,03±6,06 см³ (р=0,0002); 22,18±5,94 см³ (р<0,0001); 11,76±3,29 см³ (р=0,0000), соответственно. Коэффициенты К – 4516,86 ОЕ; 2638,09 ОЕ; 2024,45 ОЕ; 979,00 ОЕ. Показатель ТРО – 54,10% (ФС + ФДТ); 64,93% (ФС + КЛТ); 81,41% (ФС + КЛТ + ФДТ). Показатель УПЖ – 48,57% (ФС + ФДТ); 60,00% (ФС + КЛТ); 97,71% (ФС + КЛТ + ФДТ). На 60-е и 90-е сутки эксперимента частота ПР и доля излеченных крыс были одинаковыми и составили в группах 0%; 16,7%; 14,3% и 28,6%, соответственно. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности и актуальности дальнейших исследований в данном научном направлении. 

1. Yanovsky R.L., Bartenstein D.W., Rogers G.S., Isakoff S.J., Chenet S.T. Photodynamic therapy for solid tumors: A review of the literature. Photodermatol. Photoimmunol. Photomed, 2019, vol. 35, рр. 295-303. doi: 10.1111/phpp.12489.

2. Gunaydin G., Gedik M.E., Ayan S. Photodynamic therapy for the treatment and diagnosis of cancer – a review of the current clinical status. Front. Chem, 2021, vol. 9, рр. e686303. doi:10.3389/fchem.2021.686303.

3. Castano А.P., Mroz P., Hamblin M.R. Photodynamic therapy and anti-tumour immunity. Nature Reviews Cancer, 2006, vol. 6(7), рр. 535-545. doi: 10.1038/nrc1894.

4. Agostinis P., Berg K., Cengel K.A., Foster T.H., Girotti A.W., Gollnick S.O., Hahn S.M., Hamblin M.R., Juzeniene A., Kessel D., Korbelik M., Moan J., Mroz P., Nowis D., Piette J., Wilson B.C., Golab J. Photodynamic therapy of cancer: an update. CA-A Cancer J. Clin, 2011, vol. 61(4), рр. 250-281. doi: 10.3322/caac.20114.

5. Correia J.H., Rodrigues J.A., Pimenta S., Dong T., Yang Z. Photodynamic therapy review: principles, photosensitizers, applications, and future directions. Pharmaceutics, 2021, vol. 13, р. e1332. doi:10.3390/pharmaceutics13091332.

6. Yang M., Yang T., Mao C. Enhancement of photodynamic cancer therapy by physical and chemical factors. Angew Chem Int Ed Engl, 2019, vol. 58(40), рр. 14066-14080. doi:10.1002/anie.201814098.

7. Hu H., Feng W., Qian X., Yu L., Chen Y., Li Y. Emerging nanomedicine-enabled/enhanced nanodynamic therapies beyond traditional photodynamics. Adv. Mater, 2021, vol. 33(12), р. e2005062. doi: 10.1002/adma.202005062.

8. Rodrigues J.A., Correia J.H. Enhanced photodynamic therapy: a review of combined energy sources. Cells, 2022, vol. 11(24), р. 3995. doi: 10.3390/cells11243995.

9. Larue L., Mihoub A.B., Youssef Z., Colombeau L., Acherar S., André J.C., Arnoux P., Baros F., Vermandel M., Frochot C. Using X-rays in photodynamic therapy: an overview. Photochem. Photobiol. Sci, 2018, vol. 17(11), рр. 1612-1650. doi: 10.1039/c8pp00112j.

10. He L., Yu X., Li W. Recent progress and trends in X-ray-induced photodynamic therapy with low radiation doses. ACS Nano, 2022, vol. 16(12), рр. 19691-19721. doi: 10.1021/acsnano.2c07286.

11. Guidelines for the experimental (preclinical) study of new pharmacological substances / under the general editorship of the corresponding member of the Russian Academy of Medical Sciences prof. R. U. Khabrieva. – 2nd ed., reprint. and additional – M. : JSC “Publishing House «Medicine», 2005, pp. 647-649.

12. Takahashi J., Nagasawa S., Doi M., Takahashi M., Narita Y., Yamamoto J., Ikemoto M.J., Iwahashi H. In vivo study of the efficacy and safety of 5-aminolevulinic radiodynamic therapy for glioblastoma fractionated radiotherapy. Int. J. Mol. Sci, 2021, vol. 22, рр. 1-15. doi:10.3390/ijms22189762.

13. Kulka U., Schaffer M., Siefert A. Photofrin as a radiosensitizer in an in vitro cell survival assay. Biochem. Biophys. Res. Commun, 2003, vol. 311(1), рр. 98-103. doi: 10.1016/j.bbrc.2003.09.170.

14. Schaffer M., Kulka U., Ertl-Wagner B., Schaffer P.M., Friso E., Hell R., Jori G., Hofstetter A., Dühmke E. Effect of Photofrin II as a radiosensitizing agent in two different oesophageal carcinoma cell lines. J. Porphyrins Phthalocyanines, 2005, vol. 9, рр. 470-475. doi:10.1142/S1088424605000587.

15. Benayoun L., Schaffer M., Bril R., Gingis-Velitski S., Segal E., Nevelsky A., Satchi-Fainaro R., Shaked Y. Рorfimer-sodium (Photofrin II) in combination with ionizing radiation inhibits tumor-initiating cell proliferation and improves glioblastoma treatment efficacy. Cancer Biol. Ther, 2013, vol. 14(1), рр. 64-74. doi: 10.4161/cbt.22630.

16. Schaffer M., Schaffer P.M., Corti L., Gardiman M., Sotti G., Hofstetter A., Jori G., Dühmke E. Photofrin as a specific radiosensitizing agent for tumors: studies in comparison to other porphyrins, in an experimental in vivo model. J. Photochem. Photobiol. B: Biol, 2002, vol. 66, рр. 157-164. doi: 10.1016/s1011-1344(02)00237-3.

17. Rutkovskienė L., Plėšnienė L., Sendiulienė D., Stančius A., Liutkevičiūtė-Navickienė J. Sensitization of rat C6 glioma cells to ionizing radiation by porphyrins. Acta Medica Lituan, 2011, vol. 18(2), рр. 56-62. doi:10.6001/actamedica.v18i2.1816.

18. Yamamoto J., Ogura S.I., Tanaka T., Kitagawa T., Nakano Y., Saito T., Takahashi M., Akiba D., Nishizawa S. Radiosensitizing effect of 5-aminolevulinic acid-induced protoporphyrin IX in glioma cells in vitro. Oncology Rep, 2012, vol. 27, рр. 1748-1752. doi: 10.3892/or.2012.1699.

19. Panetta J.V., Cvetkovic D., Chen X., Chen L., Charlie Ma C.M. Radiodynamic therapy using 15-MV radiation combined with 5-aminolevulinic acid and carbamide peroxide for prostate cancer in vivo. Phys. Med. Biol, 2020, vol. 65(16), рр. 1-14. doi:10.1088/1361-6560/ab9776.

20. Yang D.M., Cvetkovic D., Chen L., Charlie Ma C.M. Therapeutic effects of in-vivo radiodynamic therapy (RDT) for lung cancer treatment: a combination of 15MV photons and 5-aminolevulinic acid (5-ALA). Biomed. Phys. Eng. Express, 2022, vol. 8(6), рр. 1-15. doi: 10.1088/2057-1976/ac9b5c.

21. Matsuyama Y., Nakamura T., Yoshida K., Hagi T., Iino T., Asanuma K., Sudo A. Radiodynamic therapy with acridine orange local administration as a new treatment option for primary and secondary bone tumours. Bone Joint Res, 2022, vol. 11(10), рр. 715-722. doi: 10.1302/2046-3758.1110.BJR-2022-0105.R2.

22. Dupin C., Sutter J., Amintas S., Derieppe M.A., Lalanne M., Coulibaly S., Guyon J., Daubon T., Boutin J., Blouin J.M., Richard E., Moreau-Gaudry F., Bedel A., Vendrely V., Dabernat S. An orthotopic model of glioblastoma is resistant to radiodynamic therapy with 5-aminolevulinic acid. Cancers (Basel), 2022, vol. 14(17), р. 4244. 10.3390/cancers14174244.

23. ClinicalTrials.gov Identifier: NCT04381806.

24. ClinicalTrials.gov Identifier: NCT05590689.

25. Filonenko E.V., Ivanova-Radkevich V.I. Photodynamic therapy in the treatment of extramammary Paget disease. Biomedical Photonics, 2022, vol. 11(3), рр. 24-34. doi: 10.24931/2413–9432–2022–11-3-24–34

26. Gilyadova A.V., Romanko Yu.S., Ishchenko A.A., Samoilova S.V., Shiryaev A.A., Alekseeva P.M., Efendiev K.T., Reshetov I.V. Photodynamic therapy for precancer diseases and cervical cancer (review of literature). Biomedical Photonics, 2021, vol. 10(4), рр. 59-67. doi: 10.24931/2413–9432–2021–10-4-59-67

27. Filonenko E.V., Ivanova-Radkevich V.I. Photodynamic therapy in the treatment of patients with mycosis fungoides. Biomedical Photonics, 2022, vol. 11(1). рр. 27-36. doi: 10.24931/2413–9432–2022–11-1-27-37