Доктор медицинских наук Елена ФИЛОНЕНКО, руководитель отделения реабилитации Московского научно-исследовательского онкологического института им. П. А. Герцена

Всемирная организация здравоохранения констатирует продолжающийся рост смертности от онкологических заболеваний. При этом во многих странах, в том числе и в России, лишь ничтожная часть злокачественных новообразований распознается на самых ранних стадиях, когда борьба с опухолью наиболее эффективна. Вот почему разработка и внедрение высокотехнологичных методов ранней диагностики и лечения рака - актуальная проблема современной медицины. В числе таких новых подходов - флуоресцентная диагностика и фотодинамическая терапия злокачественных опухолей, уже доказавшие свою результативность.

Хотя в медицинскую практику они вошли лишь в последние десятилетия, после изобретения и освоения лазерной техники, сама концепция использования фотохимических свойств различных видов лекарственных средств насчитывает не одно столетие. Эти свойства использовали, например, много веков назад в Индии, Египте и Китае при лечении витилиго - заболевания, проявляющегося нарушением пигментации на отдельных участках кожного покрова.

В чем же суть фотодинамического воздействия как такового? Оно основано на способности ряда лекар-

ственных препаратов (фотосенсибилизаторов) избирательно накапливаться в опухолевой ткани и при взаимодействии с излучением света инициировать (в зависимости от длины волны и мощности излучения) два варианта ответа: флуоресценцию (фотолюминесцентное свечение длительностью 10 ^{- 9}-10 ^{- 6} с), либо повреждение и/или разрушение структур опухолевых клеток за счет запуска цепи фотохимических реакций в присутствии кислорода. Здесь следует пояснить, что фотосенсибилизаторы - это вещества, способные поглощать свет и индуцировать в биологических тканях химические реакции, которые в их отсутствие не происходят.

Первое детальное описание эффекта химической фотосенсибилизации биоткани содержалось в работе Оскара Рааба, опубликованной в 1900 г., - ее принято считать своего рода точкой отсчета современного научного и экспериментального подхода к изучению этого явления. Будучи студентом-медиком и проводя исследования в Мюнхенском университете под руководством профессора Германа Топайнера, он установил, что парамеции (инфузории-туфельки), помещенные в раствор низких концентраций акридинового или других красителей, химически инертных в темноте, погибают при последующем их облучении солнечным светом. Топайнер высоко оценил это открытие, высказав предположение, что эффект найдет применение в медицине, а позднее инициировал развитие данного направления. Он же ввел широко используемый до настоящего времени термин "фотодинамическое действие".

В 1903 г. Топайнер совместно с Альбертом Джессоненом из Мюнхенской дерматологической клиники опубликовали результаты применения красителя эозина и света при лечении герпеса, псориаза и рака кожи. Двумя годами позже эти же исследователи наряду с эозином использовали в качестве фотосенсибилизатора еще один краситель - флуоресцеин.

Последующее изучение фотодинамического эффекта (окисления биологически важных молекул под влиянием видимого света в присутствии молекулярного кислорода и фотосенсибилизатора) привело к развитию нового направления в медицине - фотодинамической терапии (ФДТ) злокачественных опухолей.

В 1920-е годы среди многих особенностей злокачественных новообразований была отмечена их способ-

ность накапливать порфирины*, проявляющие флуоресцирующие свойства под воздействием ультрафиолетового излучения. Важным шагом на пути к созданию новых методов диагностики и терапии рака явилось наблюдение, сделанное в 1924 г. Альбертом Поликардом (Франция): в опухолях животных могут накапливаться эндогенные порфирины, обладающие способностью флуоресцировать при облучении светом видимой части спектра. В 1942 г. немецкие исследователи Аулер и Банцер зафиксировали красную флуоресцен-

* Порфирины - пигменты, широко распространенные в живой природе. В составе гемоглобинов, миоглобинов, цитохромов, хлорофиллов и витаминов участвуют в важнейших биологических процессах (прим. ред.).

цию в первичной опухоли и метастазах у крыс после подкожного и внутримышечного введения гематопорфирина (вид порфирина, образующийся в процессе матаболизма гемоглобина).

Современный этап поиска начался в 1960-е годы с исследований Самуэля Шварца, а также Ричарда Липсона и его коллег (США), показавших: после введения онкологическим больным производного гематопорфирина, полученного путем ацетилирования и восстановления порфириновой смеси, можно регистрировать флуоресценцию опухолей. Широкое клиническое применение ФДТ в онкологии началось 1978 г., когда Томас Догерти (США) сообщил о позитивных результатах такого способа лечения у 25 больных с первичными, рецидивными и метастатическими опухолями кожи.

В нашей стране, несмотря на многолетние экспериментальные исследования, обсуждаемый подход получил развитие в клинике только с 1992 г., когда доктор химических наук Андрей Миронов из Московского института тонкой химической технологии им. М. В. Ломоносова (ныне академия) создал лекарственную форму первого отечественного фотосенсибилизатора - фотогема, относящегося к группе производных гематопорфирина. Клинические испытания препарата проводили на базе нашего института и Государственного научного центра лазерной медицины.

В 1994 г. начались клинические испытания фотосенсибилизатора второго поколения - фотосенса (сульфированный фталоцианин алюминия), разработанного в московском Научно-исследовательском институте органических полупродуктов и красителей членом-корреспондентом РАН Георгием Ворожцовым и доктором химических наук Евгением Лукьянцем. В 1999 г. начато применение в клинике разработанного ими препарата, синтезированного на основе 5-аминолевулиновой кислоты - аласенса. В 2002 г. - препарата, синтезированного на основе хлорина Е6 - радахлорина (московское ООО "Рада-Фарма", кандидат химических наук Андрей Решетников), а в 2004 г. - фотодитазина (ООО "Вета-Гранд", доктор химических наук Гелий Пономарев, Институт биомедицинской химии им. В. Н. Ореховича РАМН, Москва).

В нашем институте эксперименты в области флуоресцентной диагностики и фотодинамической терапии были начаты около 30 лет назад, и в 1984 г. доложены первые их результаты. Клинические исследования ведутся с 1992 г. и к настоящему времени разработаны методики лечения на основе упомянутых препаратов, подготовлены пособия для врачей и программа обучения специалистов. Отметим: внедрению этих новых подходов способствовало создание отечественной диагностической и терапевтической аппаратуры. За прошедшие годы в нашей клинике прошли флуоресцентную диагностику и лечение с использованием фотодинамической терапии несколько тысяч пациентов с различными стадиями и локализацией опухолевого процесса.

Очень важно, что ФДТ можно применять для борьбы со злокачественными новообразованиями как самостоятельный метод, так и в сочетании с традиционными видами воздействия (хирургическое, лучевая и химиотерапия). Комбинированная терапия способствует улучшению результатов радикального и паллиативного (облегчающего проявления болезни) лечения наиболее тяжелых групп онкологических больных. В зависимости от стадии, характера и формы роста опухоли для повышения эффективности лечения разработаны различные варианты лазерного облучения: одно- и многопозиционное, инвазивное и неинвазивное внутритканевое и др.

Как уже говорилось, ФД и ФДТ основаны на введении в организм пациента фотосенсибилизаторов, избирательно накапливающихся в опухолевой ткани и при световом, в частности лазерном, воздействии приводящих либо к излучению кванта света, вследствие чего можно регистрировать их флуоресценцию, либо продуцировать образование цитотоксических веществ, прежде всего синглетного кислорода (¹O₂)* и других активных радикалов, накопление которых приводит к разрушению жизненно важных структур опухолевых клеток и их гибели. Кроме прямого фототоксического воздействия на злокачественные клетки при ФДТ в механизме деструкции важную роль играют: нарушение кровоснабжения пораженной ткани вследствие повреждения эндотелия и тромбоза кровеносных сосудов; реакции с участием цитокинов (сигнальных молекул), обусловленные стимуляцией продукции фактора некроза опухоли, интерлейкинов**, активацией макрофагов и лейкоцитов.

Изучению иммуномодифицирующего и стимулирующего механизмов ФДТ в последние годы уделяется повышенное внимание. И опыт, накопленный в нашем институте, показал, что указанный метод обладает свойством стимуляции нейтрофильного звена и ряда других показателей иммунитета.

Таким образом, ФД и ФДТ характеризуются многоэтапной процедурой проведения сеансов диагностики и лечения, а также многокомпонентными ответами при реализации терапевтического воздействия, что потребовало от специалистов разработки новых подходов к изучению фотосенсибилизаторов в клинике.

Для определения оптимальных режимов флуоресцентной диагностики и фотодинамической терапии с применением отечественных фотосенсибилизаторов различных классов в нашем институте предложена соответствующая программа. В соответствии с ее этапами, в частности, изучена кинетика тканевого и внутритканевого распределения данных препаратов у онкологических больных, что позволило оптимизировать лечебные методики, более точно опреде-

* Синглетный кислород - активная форма молекулярного кислорода, легко вступающая в окислительно-восстановительные реакции (прим. ред.).

** Интерлейкины - группа цитокинов, синтезируемая в основном лейкоцитами; являются частью иммунной системы (прим. ред.).

Фотодинамическая терапия рака пищевода: a - до лечения; b - восстановление просвета пищевода после лечения.

лить мишени воздействия, ибо реализация эффектов ФДТ напрямую зависит от того, в каких структурах опухолевого узла препарат накопился во время проведения сеанса. Так, наличие фотосенсибилизатора в раковых клетках вызовет их прямое повреждение, накопление же в богатой сосудами строме опухоли - ишемический некроз вследствие тромбоза и разрушения сосудов. Для правильного планирования методик ФДТ необходимо решить данные вопросы, что нам и удалось.

Было показано: препарат фотогем максимально накапливается в опухолевой ткани через 24 - 48 ч после внутривенного введения. При этом будет преобладать ишемический некроз вследствие того, что фотосенсибилизатор накапливается в богатой сосудами строме опухоли в большем количестве, чем в опухолевых клетках. Данные о невысоком содержании препарата в стенке неизмененных сосудов свидетельствуют о малом риске развития ишемической патологии здоровых тканей в границах зоны светового воздействия при использовании стандартных режимов лазерного облучения.

А вот в результате ФДТ с препаратом фотосенс преобладает ишемический некроз опухоли. Максимальные уровни его флуоресценции в упомянутых структурах зарегистрированы через 2 - 8 ч после его внутривенного введения, что обусловливает наибольшее повреждение новообразования при проведении фотодинамической терапии в этот период времени. Наличие значительного количества фотосенса в соответствующих структурах на протяжении недели после внутривенного введения свидетельствует о возможности сеансов ФДТ в эти сроки после однократного введения препарата. Одинаковое же содержание фотосенса в опухоли и стенке неизмененных сосудов рядом с зоной опухолевого роста через 1 - 2 ч после введения может привести к повреждению сосудов и ишемическим изменениям тканей в границах поля лазерного облучения при терапии в данный срок.

Показано также, что при ФДТ с препаратами на основе хлорина Е6 преобладает ишемический некроз опухоли. При этом оптимальное время сеанса - 3 - 8 ч после внутривенного их введения, так как в этот период содержание их в злокачественных структурах максимальное. Практически одинаковое присутствие фотосенсибилизатора в опухоли и стенке нормальных сосудов через 3 - 4 ч после внутривенного введения чревато повреждением последних в границах всего поля лазерного облучения и ишемическими изменениями здоровых тканей.

Нами было установлено также, что аласенс-индуцированный протопорфирин IX (ППIX) является единственным фотосенсибилизатором, который накапливается преимущественно в клетках опухоли, следствием чего является прямое цитотоксическое воздействие при проведении ФДТ.

Таким образом, предложены методические подходы к разработке медицинских технологий: определены оптимальные сроки проведения диагностики и терапии с каждым из фотосенсибилизаторов. Было показано: одни (фотогем, препараты на основе хлорина Е6, аласенс-индуцированный ППIX) быстро выводятся из опухолевой ткани, вследствие чего их можно использовать для проведения однокурсовой или многокурсовой ФДТ, а другие (фотосенс) длительно задерживаются в ней, что позволяет проводить повторные сеансы после однократного введения препарата. Выяснено, какие эффекты реализуются при проведении ФДТ с различными препаратами - непосредственное разрушение опухолевых клеток или ишемический некроз вследствие распада богатой сосудами стромы опухоли. С учетом полученных данных были разработаны запатентованные методики ФД и ФДТ, явившиеся основой соответствующих медицинских технологий. Результаты применения показали их высокую эффективность.

При лечении предрака и рака первой стадии полная регрессия достигнута у больных злокачественной

Микрофотограммы тканей базальноклеточного рака через 2 ч после приема больным аласенса внутрь:

a - гистологическое исследование, окраска гематоксилин-эозином; b - флюоресцентная микроскопия, флюоресценция аласенс-индуцированного протопорфирина IX в клетках базальноклеточного рака.

опухолью слизистой оболочки полости рта и языка - в 64,4% наблюдений, раком желудка - в 72,6%, пищевода - в 77,1%, у больных центральным раком легкого - в 86,5%, раком кожи - в 99,6 - 100%, шейки матки - в 84 - 100%.

Эти же медицинские технологии при применении в качестве адъювантной (дополнительной) терапии или интраоперационного воздействия показали эффективность у больных с высоким риском местного рецидивирования опухоли после хирургического вмешательства. Так, в группе больных с метастатическими опухолями головного мозга после хирургического лечения с интраоперационной ФД и ФДТ продолженный рост метастаза в срок от 1 до 6 мес. диагностирован в 4,2% наблюдений (в контрольной группе - в 30,3%); в группе больных с неорганными забрюшинными опухолями частота рецидивов после хирургического лечения с интраоперационной ФДТ составила 12% (при обычной частоте рецидивов до 50 - 80%).

Разработанные технологии паллиативной ФДТ позволили улучшить качество и увеличить продолжительность жизни наиболее сложной категории онкологических больных. При применении пролонгированной ФДТ у пациентов с внутрикожными метастазами рака молочной железы и меланомы полная регрессия опухолей получена в 39,3 и 38% наблюдений соответственно, частичная - в 46 и 52,4%. Многокурсовая ФДТ помогла восстановить естественный режим питания у 100% больных стенозирующим раком пищевода.

Технологии флуоресцентной диагностики с препаратом аласенс помогают уточнять границы опухолевого поражения при планировании хирургического лечения и ФДТ, а также эффективно выявлять скрытые очаги раннего первичного и поверхностного рецидивного рака кожи и слизистой оболочки полых органов (пищевода, желудка, мочевого пузыря и т.д.). Чувствительность диагностики с аласенсом, например, в группе больных с опухолями верхних дыхательных путей составила 100%, с опухолями верхних отделов пищеварительного тракта - 96%. При этом ФД позволила диагностировать скрытые очаги пред-рака, раннего рака и поверхностные рецидивы рака кожи - у 25,5% больных, верхних дыхательных путей - у 19,4%, скрытые очаги метастатического поражения плевры - у 57,2%, брюшины - у 15,5%.

Разработанные в нашем институте медицинские технологии ФД и ФДТ оказались востребованными в различных медицинских учреждениях. Подготовлена программа обучения специалистов. С 1995 по 2011 г. на нашей базе обучение прошли более 200 врачей из медицинских учреждений различных городов России, стран ближнего и дальнего зарубежья.

Для дальнейшего совершенствования метода фотодинамической терапии требуется поиск новых фотосенсибилизаторов, обладающих более высокой фотоактивностью, опухолетропностью, способностью к возбуждению в ближнем инфракрасном диапазоне спектра. А еще - создание высокочувствительной и надежной диагностической и терапевтической аппаратуры.

За разработку и внедрение медицинских технологий флуоресцентной диагностики и фотодинамической терапии в онкологическую практику коллектив авторов (руководитель Елена Филоненко) удостоен премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники за 2011 г.

Публикатор:

Постоянная ссылка для научных работ (для цитирования):

Комментарии: