Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ЛЕЧЕНИЯ ОНКОЛОГИЧЕСКИХ ОПУХОЛЕВЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

Изобретение относится к области медицины и ветеринарии, а именно к направленной доставке лекарственных средств в живом организме.

Направленная, адресная доставка лекарственных средств в живом организме приобретает в последние годы все большую актуальность. Адресная доставка лекарств непосредственно к больному органу или ткани обеспечивает его высокую концентрацию непосредственно в заданной области. При этом одновременно существенно снижается вредное влияние лекарств на другие органы и ткани. Особое значение направленная доставка лекарств приобретает при лечении онкологических опухолей из-за специфики применяемых при химиотерапии лекарственных средств, обладающих сильным системным токсическим воздействием на все органы пациента.

Известен способ лечения онкологических опухолевых заболеваний адресной доставкой противоопухолевых лекарств изолированной регионарной перфузией [1. Харатишвили Т.Л., Мартынков Д.В., Бохян Б.Ю., Феденко А.А., Николаев А.П., Алиев М.Д. Изолированная химиотерапевтическая перфузия в лечении местно-распространенных опухолей таза. Саркомы костей, мягких тканей и опухоли кожи, 2012, №4, с.30-34. 2. Lans T.E., de Wilt J.H.W., van Geel A.N., Eggermqnt A.M.M. Isolated limb perfusion with tumor necrosis factor and melphalan for nonresectable Stewart-Treves lymphangiosarcoma. Ann. Surg. Oncol. 2002, v.9, p.1004-1009]. Способ состоит в проведении химиотерапии в изолированном от общего кровотока анатомическом регионе. Способ позволяет локально, в пределах пораженного органа, отключенного от общего кровотока, воздействовать на опухоль высокими, системно не переносимыми дозами противоопухолевых лекарств, ограничивая остальной организм от токсического воздействия лекарств. Изолированная перфузия конечности позволяет использовать местную концентрацию химиопрепаратов в конечности с опухолью, в 15-25 раз превышающую таковую при системном введении без системных побочных эффектов.

Недостатками такого способа является сложность осуществления процедуры, требующая изоляции пораженного опухолью органа от общего кровотока и с осуществлением искусственного кровообращения.

Известен способ лечения онкологических опухолей адресной доставкой противоопухолевых лекарств с использованием контейнеров в виде микросфер, изготовленных из полицианакрилата, содержащих цитостатические лекарственные вещества [Патент РФ №2074736]. Согласно данному способу в ходе интраоперационной химиотерапии в опухоль вводят микросферы, содержащие курсовую дозу цитостатика, депонированного в полимерную микросферу, капсулированную тонкопленочным железным покрытием. Микросферы вводят в жидкой масляной среде с антооксидантами. Такой способ лечения авторы выбрали в качестве ближайшего аналога.

Недостатками известного способа является сложность введения многокомпонентной суспензии в ткань опухоли. Кроме того, металлизация гранулированных (включая полимерные микросферы) легкоплавких лекарственных препаратов технологически сложный процесс.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение адресной доставки лекарственного средства в онкологическую опухоль и повышение локальности доставки лекарств в опухоль.

Поставленная задача в предлагаемом техническом решении решается введением в организм пациента лекарственных средств из группы противоопухолевых химиотерапевтических препаратов, закрепленных на твердом носителе, хирургическим методом путем установки непосредственно в ткань опухоли одного или нескольких лекарственных контейнеров в виде блока с отношением объема блока к внешней поверхности блока 10-1500 мкм, состоящего из биосовместимой пористой основы с пористостью 40-75% об., в порах которой размещено лекарственное средство в количестве 1-100 мг в 1 см³ пористой основы, а количество устанавливаемых в опухоли лекарственных контейнеров выбирают из соотношения V_оп=(2-2000)*n*V_лк, где V_оп - объем опухоли, n - количество устанавливаемых лекарственных контейнеров, V_лк - объем лекарственного контейнера.

Отношение объема блока к площади его внешней поверхности составляет 10-1500 мкм. В этом случае блок обеспечивает точечную пролонгированную доставку противоопухолевого препарата в ткань опухоли. При указанном отношении менее 10 мкм блок имеет недостаточно большой размер и в нем содержится недостаточное количество лекарственного средства, а главное - лекарственное средство быстро десорбируется (выделяется) из его пор. При соотношении более 1500 мкм размер блока оказывается слишком большим и неудобным для его введения в объем опухоли.

Содержание пор в пористой основе блока более 75% об. значительно снижает прочность основы, что недопустимо, а применение композита с пористостью менее 40% об. значительно уменьшает объем содержащегося в нем лекарственного средства.

Количество размещенного в порах лекарственного средства ограничено диапазоном 1-100 мг в 1 см³ пористой основы. При содержании менее 1 мг/см³ эффект от воздействия на ткани опухоли очень слабый. Повышение содержания лекарственного средства в пористой основе более 100 мг в 1 см³ нецелесообразно, т.к. это требует специальных процедур (например, использование высококонцентрированных растворов лекарств для пропитки пористой основы), что затрудняет применение способа на практике.

Количество устанавливаемых в ткань опухоли лекарственных контейнеров выбирают из соотношения объема опухоли и общего объема контейнера. При этом общий объем всех контейнеров в 2-2000 раз меньше объема опухоли. Если объем контейнеров более чем в 2000 раз меньше объема опухоли, то его эффективность недостаточна для обеспечения доставки лекарственных средств в объем опухоли. Контейнер, который менее чем в 2 раза меньше объема опухоли, нецелесообразно использовать при реализации предлагаемого способа, т.к. возникают сложности при установке такого контейнера в опухоль из-за соизмеримости их размеров.

В качестве пористой основы предпочтительно использовать композиционный материал наноалмаз-графитоподобный углерод. В таком материале частицы алмаза связаны между собой графитоподобной матрицей (связкой). Композит обладает высокой пористостью и малым диаметром пор, что обеспечивает сохранение в порах и медленное выделение лекарственных средств из пор композита в ткань опухоли.

В качестве пористой основы предпочтительно использовать пористый кремний. В таком материале поры сформированы путем химического травления кремния или спеканием частиц кремния. Пористый кремний имеет высокую пористость, которая обеспечивает размещение в порах лекарственных противоопухолевых средств и их постепенное выделение в опухолевые ткани.

В качестве пористой основы предпочтительно использовать пористый карбид кремния. В материале поры сформированы спеканием мелких частиц карбида кремния или за счет химической реакции между кремнием и углеродом. Высокопористый карбид кремния обеспечивает размещение в порах блока, изготовленного из него, лекарственных средств и их пролонгированное выделение в опухоль.

В некоторых случаях, при медицинских показаниях, при установке в ткань опухоли двух и более лекарственных контейнеров используют лекарственные контейнеры двух или более типов, при этом каждый тип лекарственных контейнеров содержит лекарственное средство, отличное от лекарственного средства другого типа лекарственных контейнеров.

Сущность предлагаемого технического решения состоит в следующем.

Лечение опухолевых заболеваний химиотерапевтическими препаратами связано с сильным токсическим воздействием используемых лекарственных средств на организм пациента. Предлагаемое техническое решение позволяет существенно снизить токсическое действие препаратов за счет их локальной подачи непосредственно в опухолевые ткани. Лечение состоит в установке непосредственно в ткань опухоли лекарственных контейнеров. Лекарственные контейнеры представляют собой твердые, довольно прочные блоки, например, сферической, цилиндрической или призматической формы. Контейнеры состоят из пористой основы, поры которой заполнены лекарственным средством. Пористая основа имеет пористость 40-75% об. Такая пористость обеспечивает наилучшее соотношение объема пор блока при сохранении его прочности. Размеры пор пористой основы определяют скорость выделения лекарственных средств из пор, поэтому предпочтительны размеры пор менее 1-2 мкм, а лучше - менее 100 нм. Размер самого контейнера (блока) выбирают исходя из необходимости обеспечить пролонгированное действие контейнера в опухоли. Известно, что скорость выделения вещества из пор блока пропорционально зависит от величины поверхности блока: увеличение внешней поверхности увеличивает количество пор, контактирующих с внешней средой. При большой внешней поверхности происходит быстрое выделение лекарственного средства из контейнера. С другой стороны, увеличение объема блока пропорционально увеличивает объем размещенного в его порах лекарства. Очевидно, что большой по объему блок (при условии одинаковой внешней поверхности блоков) будет дольше выделять лекарственное средство. Поэтому время активного выделения лекарства из пор контейнера пропорционально отношению его объема к внешней поверхности. При реализации предлагаемого способа, как показали наши эксперименты по введению блоков различных форм и размеров с лекарственным средством в опухоли животных, их действие эффективно (по длительности) в случаях, если соотношение объема блока к внешней поверхности лежит в интервале 10-1500 мкм (размерность этой величины возникает из-за размерностей объема и поверхности).

Пористая основа блока изготавливается их биосовместимых материалов, при этом предпочтительно использовать углеродные материалы наноалмаз-графитоподобный углерод, пористый кремний или пористый карбид кремния.

Пористая основа в виде блока перед установкой в опухоль насыщается лекарственным средством. Насыщение лекарством может быть осуществлено выдержкой блока в растворе лекарства нужной концентрации. При этом раствор лекарственного средства пропитывает поры пористой основы, а в ходе выдерживания в растворе происходит процесс адсорбции лекарства на поверхности пор, что приводит к дополнительному повышению концентрации лекарства в объеме блока. Для эффективной последующей работы лекарственного контейнера необходимо, чтобы содержание лекарства в объеме блока составляло 1-100 мг на 1 см³ блока. Изменение концентрации может быть достигнуто использованием растворов лекарственных средств разной концентрации.

Контейнер в виде блоков устанавливают хирургическим путем (прямым доступом, лапароскопически и др.) непосредственно в опухоль. В опухоль могут быть установлены один или несколько лекарственных контейнеров. Количество устанавливаемых контейнеров зависит от соотношения объема опухоли и объема всех контейнеров. Как показали эксперименты это соотношение должно лежать в интервале 2-2000. При лечении могут быть использованы лекарственные контейнеры нескольких типов, которые отличаются составом содержащихся в них лекарственных средств. Эти контейнеры устанавливаются в ткани опухоли одновременно или последовательно в различных комбинациях, определенных стратегий лечения пациента.

После установки лекарственного контейнера в опухолевые ткани происходит процесс выделения лекарственного средства из пор контейнера. Выделяющееся лекарство активно воздействует на окружающие лекарственный контейнер клетки опухолевой ткани. Локальное выделение лекарства обеспечивает высокие терапевтические концентрации в зоне, примыкающей к контейнеру, тогда как содержание лекарственного средства в общем кровотоке организма пациента и в других органах и тканях чрезвычайно мало. Пролонгированный характер выделения лекарственного средства приводит к длительному воздействию его высоких концентраций на злокачественные клетки, что обеспечивает подавление роста и гибель злокачественных образований в зоне действия лекарственного контейнера без травмирования других органов.

Примеры реализации предлагаемого решения.

Пример 1. В качестве пористой основы использован блок из углеродного композиционного материала наноалмаз-графитоподобный углерод, который имел форму близкую к цилиндрической. Пористость блока - 62% об. Блок имел размеры - диаметр 1 мм, высота 4 мм. Отношение объема блока к его внешней поверхности 170 мкм. Поры блока наполнены доксорубицином путем выдержки в 0,01% растворе в течение 72 часов. Содержание доксорубицина в порах блока 8 мг в 1 см³ блока. Полученный таким образом лекарственный контейнер использовали для установки в опухолевую ткань самцов белых беспородных крыс с привитой под кожу правой голени саркомой М-1. С помощью троакара лекарственный контейнер имплантировали в периферическую зону опухолевых узлов размером 0,8-1,2 см³.

Животных-опухоленосителей выводили из опыта через 1 сутки после имплантации. Опухолевые узлы, выделенные под тиопенталовым наркозом, фиксировали 24 ч в кислой жидкости Буэна. После отмывки материала в 70% этаноле ткань опухолей вырезали в виде блоков, обезвоживали и заливали в Гистомикс с ориентацией для получения поперечных срезов контейнеров, введенных в паренхиму саркомы М-1.

Для патоморфологического исследования микротомные срезы опухолей толщиной 5 мкм окрашивали гематоксилином и эозином. Для иммуноокрашивания пролиферирующих клеток использовали мышиные моноклональные антитела к пролиферативному клеточному ядерному антигену (PCNA) в разведении 1:400 (PC 10, «DAKO») и метод биотин-стрептавидин-пероксидазного комплекса. Для антител к PCNA применяли биотинилированные лошадиные антитела к мышиным IgG (ВА-2000, «Vector Lab.», 1:250) и стрептавидин-пероксидазный комплекс (SA-5004, «Vector Lab.», 1:250). Для снижения уровня неспецифических реакций при выявлении моноклональных антител в раствор биотинилированных антител к мышиным Ig добавляли 2% нормальной крысиной сыворотки. Субстратный фермент (пероксидазу) проявляли диаминобензидином (Liquid DAB+, «DAKO»).

Гистологические препараты изучали в микроскопе "Olympus СХ41" с микрофотосъемкой на цифровую камеру INFINITY "Lumenera corp."

При изучении гистологических препаратов саркомы М-1 вокруг лекарственных контейнеров визуализировались узкие зоны шириной от 0,1 до 0,35 мм однотипных изменений паренхимы с выраженными признаками дистрофии и гибели опухолевых клеток. В сохранившейся паренхиме, прилегающей к зонам локальной деструкции клеточных элементов, отмечался отек стромы и диссоциация опухолевых клеток, а также их гибель в фазе митоза. На иммуноокрашенных препаратах зона альтеративно-деструктивных изменений вокруг контейнеров отчетливо контурировалась за счет практически полного отсутствия положительной реакции ядер клеток на PCNA. По периферии зон гибели клеточных элементов паренхимы саркомы М-1 определялось снижение пролиферативной активности эндотелия и разрушение сосудистых стенок.

Пример 2. Пример осуществляли аналогично примеру 1, отличие состояло в использовании раствора доксорубицина с концентрацией 0,1%, что обеспечивало содержание доксорубицина в порах блока 70 мг в 1 см³ блока. На гистологических срезах саркомы М-1 с лекарственными контейнерами зоны индуцированного повреждения опухолевой паренхимы составляли 1-1,5 мм. Местами они распространялись в стороны в виде тяжей разной ширины и протяженности и сливались с оксифильными участками спонтанного некроза.

Таким образом, применение способа, предложенного в данном техническом решении, обеспечивает точную адресную доставку противоопухолевого лекарственного средства в опухолевые ткани, тем самым обеспечивается гибель опухолевых клеток, что необходимо при лечении опухолевых болезней. Способ достаточно прост и не требует использования сложных технических устройств.