Способ лечения злокачественных новообразований в эксперименте

Изобретение относится к медицине, точнее к онкологии, и может быть использовано в эксперименте на животных с перевивными опухолями для достижения выраженного противоопухолевого эффекта с помощью наночастиц (НЧ) магнетита при отсутствии лекарственной и лучевой терапии, а также гипертермического воздействия.

Изобретение основано на открытии СССР, диплом №158 от 23.05.75 г., и включает разработку способа комбинирования центрального воздействия с помощью низкоинтенсивного инфранизкочастотного магнитного поля, применяемого в режимах активационной терапии, и наночастиц магнетита в форме магнитной жидкости, вводимых в перитуморальную зону.

Ранее было показано, что сочетание воздействия на центральные регуляторные структуры и периферические зоны позволяет усилить активизацию многоуровневых механизмов неспецифической резистентности организма по сравнению со случаями использования воздействия только одной локализации (см. Гаркави Л.Х., Квакина Е.Б., Кузьменко Т.С., Шихлярова А.И. Антистрессорные реакции и активационная терапия. Екатеринбург, 2002. Ч. I). При этом осуществление принципов активационной терапии, направленных на оптимизацию биотропных параметров действующих факторов, способствует повышению эффективности такого воздействия (см. Гаркави Л.Х. Активационная терапия. Ростов н/Д: Изд-во Рост, ун-та, 2006; см. Жукова Г.В., Шихлярова А.И., Солдатов А.В. и др. «Некоторые подходы к активизации механизмов противоопухолевой резистентности и функциональные аналоги категорий синергетики» // Биофизика, 2016, 61(2), С. 259-373).

Известен способ лечения злокачественных опухолей легких в эксперименте с помощью разномодальных электромагнитных воздействий, локализованных на структуры ЦНС и периферические зоны, без применения химио- или лучевой терапии (см. Сидоренко Ю.С., Шихлярова А.И., Марьяновская Г.Я. и др. Способ лечения злокачественных опухолей легких в эксперименте. Патент RU №2484539, опубл. 10.06.2013 г., Бюл. №16).

В известном способе в качестве факторов используют инфранизкочастотное магнитное поле и воздействие импульсным электрическим полем с адаптивно изменяющимися параметрами, генерируемым аппаратом "СКЭНАР" (СКЭНАР-терапия). Первым этапом комбинированной электромагнитной терапии животных с саркомой 45, растущей в легких, в 9-10 часов утра проводят слабое поличастотное магнитное воздействие на голову животного-опухоленосителя с экспозицией не более 7 мин и магнитной индукцией, изменяющейся в течение курса в диапазоне 0.3-5 мТл. Через 15-20 мин после магнитного воздействия следует второе воздействие - сеанс СКЭНАР-терапии - заключающееся в обработке импульсным электрическим током поверхности кожи животных вдоль позвоночника (амплитуда 135 у.е.), области проекций легких, печени и грудины (амплитуда - от 30 до 60 у.е. в зависимости от чувствительности, режим модуляции 2:1) при ежедневном изменении частоты следования импульсов в последовательности 15,3 Гц - 18,6 Гц - 24,4 Гц - 30,5 Гц - 33,6 Гц. Проведение комбинированного электромагнитного воздействия с локализацией на голову и периферические зоны в течение 3 недель позволило получить выраженный эффект. Он заключался в отсутствии опухоли в контрольные сроки у 48% животных, а также в торможении роста опухоли в 28% случаев.

В известном способе противоопухолевый эффект достигался с помощью электромагнитных излучений различной модальности. Известный способ не предусматривает использование в качестве действующего фактора наночастиц (НЧ) оксидов железа, которые в настоящее время рассматриваются как точки роста современных медицинских нанотехнологий. Перспективность этих нанофакторов обусловлена целым рядом физико-химических свойств, определяющих их ценность для лечения и диагностики (см. Першина А.Г., Сазонова А.Э., Филимонов В.Д. Взаимодействие магнитных наночастиц и ДНК: создание нанобиогибридных структур и их использование. Успехи химии, 2014 - Т. 83 (4) - 299-322; см. Laurent S, Mahmoudi М (2011) Superparamagnetic iron oxide nanoparticles: promises for diagnosis and treatment of cancer. Int J Mol Epidemiol Genet 2: 367-390; Namhey L., Schuck P.J., Nico P.S., Benjamin G. (2015). Surface Enhanced Raman Spectroscopy of Organic Molecules on Magnetite (Fe3O4) Nanoparticles. Journal of Physical Chemistry Letters 2015 6 (6), 970-974. DOI:10.1021/acs.jpclett.5b00036).

В настоящее время лечебное применениие НЧ оксидов железа связывают, прежде всего, с магнитожидкостной гипертермией (см. Jordan А. and Maier-Hauff K.J. Magnetic nanoparticles for intracranial thermotherapy. Nanosci. Nanotechnol. 7(12), 4604 (2007); см. Kobayashi T. Cancer hyperthermia using magnetic nanoparticles. Biotechnol. J. 6 (11), 1342 (2011) doi:10.1002/biot.201100045) и направленной доставкой различных противоопухолевых агентов в зону опухоли (см. Ren X., Chen Н., Yang V. et al. Iron oxide nanoparticle-based theranostics for cancer imaging and therapy. Front. Chem. Sci. Eng. 8 (3), 253 (2014); Tietze R., Zaloga J., Unterweger H. et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. pii: S0006-291X(15)30412-5 (2015) DOI:10.1016/j.bbrc.2015.08.022.), в меньшей степени - с использованием этих НЧ как фото- (см. Wang D., Fei В., Halig L.V. et al. Targeted Iron-Oxide Nanoparticle for Photodynamic Therapy and Imaging of Head and Neck Cancer. ACS Nano. 8 (7), 6620 2014) и радиосенсибилизирующих факторов (см. Khoei S., Mahdavi S.R., Fakhimikabir H. The role of iron oxide nanoparticles in the radiosensitization of human prostate carcinoma cell line DU145 at megavoltage radiation energies. Int. J. Radiat. Biol. 90 (5), 351 (2014)).

При этом имеет место недооценка собственного противоопухолевого потенциала НЧ оксидов железа. Остается малоизученным вопрос о самостоятельном прямом или опосредованном противоопухолевом влиянии этих нанофакторов. Выяснение этого вопроса может способствовать разработке новых эффективных противоопухолевых нанотехнологий.

Известен способ лечения злокачественных новообразований в эксперименте, предусматривающий реализацию самостоятельного противоопухолевого действия НЧ магнетита (см. Гаркави Л.Х., Жукова Г.В., Бартенева Т.А., Зернов В.А., Руденко М.Ю. Способ лечения злокачественных опухолей в эксперименте. Патент RU №2474884, коррекция опубликована 10.08.2013, Бюл. №22). В известном способе в качестве основного действующего фактора использовали НЧ магнетита, которые вводили перитуморально в течение 2-2,5 недель раз в 3 дня подкожно в зону, на 1,5-2 см отстоящую от границ опухоли. Параллельно применяли воздействие инфранизкочастотным (ИНЧ) магнитным полем (МП) (7.8 Гц, 50 мТл) на опухоль в течение 8-10 дней по 15 минут с перерывом в 1-2 дня после каждых 2 дней воздействия. Магнитное воздействие было использовано в качестве фактора, способствующего удержанию НЧ в перитуморальной зоне. Его характеристики принципиально отличались от характеристик электромагнитного излучения при магнитожидкостной гипертермии, и противоопухолевый эффект достигался при отсутствии заметного теплового воздействия на зону опухоли.

В ходе проведенного исследования была показана длительная аккумуляция НЧ магнетита и их агрегаций в зоне введения также и в отсутствии ИНЧ МП. И в дальнейших экспериментах была продемонстрирована возможность достижения сходного по выраженности противоопухолевого эффекта вообще без использования ИНЧ МП, но при двукратном увеличении дозы вводившейся магнитной жидкости, в пересчете на НЧ магнетита составившей 17,7 мг/кг (см. Т.Н. Гудцкова, Г.В. Жукова, М.И. Брагина, Л.Х. Гаркави, А.И. Михолап, Т.А. Бартенева «Признаки межклеточных взаимодействий в ткани саркомы 45 при противоопухолевом эффекте, вызванном введением наночастиц магнетита» // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 2013, том 155, №. 6, С. 758-762). В известном способе полная и частичная и регрессия саркомы 45 более чем у 2/3 животных были получены только с помощью НЧ магнетита.

При этом были описаны структурные и ультраструктурные изменения в зоне опухоли, свидетельствовавшие об усилении инфильтрации ткани опухоли клетками иммунной системы и активизации межклеточных взаимодействий в периферических областях опухоли с участием клеток иммунной системы и опухолевых клеток.

Вовлечение иммунных процессов в реализацию противоопухолевого действия НЧ магнетита позволили сделать предположение о возможности усиления эффекта с помощью слабого системного магнитного воздействия с локализацией на структуры ЦНС. Такое предположение было сделано в связи с установленной ранее способностью ИНЧ МП, применявшимся в соответствии с режимами активационной терапии, активизировать многоуровневые механизмы неспецифической противоопухолевой резистентности и вызывать регрессию опухолей, расположенных вне зоны локализации магнитного воздействия (см. Гаркави Л.Х., Квакина Е.Б., Кузьменко Т.С., Шихлярова А.И. Антистрессорные реакции и активационная терапия. Екатеринбург, 2002. Ч. I). Принципы активационной терапии предусматривают низкую интенсивность воздействия, локализацию воздействия на структуры ЦНС (на голову животного), изменение экспозиции воздействия по определенному алгоритму, использование последовательности низких биоэффективных частот. Принципы активационной терапии направлены на развитие стойких антистрессорных адаптационных реакций и активизацию нейроэндокринных и иммунных механизмов неспецифической противоопухолевой резистентности.

Целью изобретения явилось усиление самостоятельного противоопухолевого эффекта НЧ магнетита, вводимых в перитуморальную зону, с помощью системного магнитного воздействия, проводимого в соответствии с принципами активационной терапии.

Поставленная цель достигается тем, что на протяжении курса лечения животным-опухоленосителям в течение 3-х недель один раз в 3 дня подкожно в зону, отстоящую на 1,5 см от границ опухоли, вводят НМ в форме магнитной жидкости, разведенной физиологическим раствором до концентрации НМ, равной 6,2 мг/мл, и в дозе 17,7 мг/кг в пересчете на вес НМ, при этом проводят ежедневное воздействие на голову животного в течение 4-х недель инфранизкочастотным электромагнитным излучением в повторяющемся пятидневном цикличном режиме при ежедневном использовании сигналов трех разных частот - 0,03, 0,3 и 9 Гц - так, что экспозиция сигналов частотой 0,3 и 9 Гц была равна 1 минуте, а экспозиция сигнала частотой 0,03 Гц в течение цикла составляет последовательно 3, 4, 5, 3 и 4 минуты, при магнитной индукции в течение цикла, изменяющейся от 3,2 до 0,7 мТл.

Способ лечения злокачественных новообразований в эксперименте является новым, так как он неизвестен при лечении злокачественных опухолей.

Новизна изобретения заключается в использовании дополнительно к локально вводимым в перитуморальную зону НЧ магнетита низкоинтенсивного системного магнитного воздействия, активизирующего нейроэндокринные и иммунные процессы неспецифической резистентности организма.

Изобретение «Способ лечения злокачественных новообразований в эксперименте» является промышленно применимым, так как может быть использован в здравоохранении, в научно-исследовательских онкологических институтах, при экспериментальных и клинических исследованиях возможностей применения магнитных жидкостей и низкоинтенсивных электромагнитных излучений (ЭМИ) в комплексном противоопухолевом лечении.

Способ лечения злокачественных новообразований в эксперименте осуществляется следующим образом.

Крысам-опухоленосителям при достижении перевивной лимфосаркомой Плисса размеров 0,2-0,3 см³ в зону, на 1,5 см отстоящую от границ опухоли, в течение 3 недель раз в 3 дня вводится магнитная жидкость (МЖ), разведенная физиологическим раствором до концентрации 40 мг/мл (в пересчете только на НЧ магнетита - 6,2 мг/мл). При этом используется магнитная жидкость (МЖ) АМ-01, представляющая собой коллоидную взвесь частиц магнетита (Fe₃O₄) размерами 10±2 нм в воде со стеариновой кислотой в качестве сурфактанта при намагниченности насыщения 20 кА/м. МЖ вводится в дозе 110 мг/кг, что в пересчете на вес только НЧ магнетита составляет 17,7 мг/кг. Общий разовый объем МЖ (0,4-0,6 мл в зависимости от веса животного) распределяется на 3 инъекции в разные локусы зоны введения. На курс воздействий приходится 7 инъекций.

Действие НЧ магнетита сопровождается воздействием ИНЧ МП. Магнитное воздействие осуществляется на голову животного, находящегося в плексигласовой камере, с помощью аппарата «Градиент-2» в соответствии с цикличным пятидневным алгоритмом, представленным в таблице 1, с перерывом в 2 дня между циклами. Курс воздействия ИНЧ МП заканчивается через неделю после окончания введения НЧ магнетита.

Использование комбинированного воздействия НЧ магнетита и ИНЧ МП позволило получить более выраженный эффект, чем в случае использования только НЧ магнетита (табл. 2).

Усиление эффекта НЧ магнетита с помощью системного действия низкоинтенсивным ИНЧ МП проявилось в двукратном увеличении случаев выраженной регрессии крупных опухолей при увеличении на 20% (с 50 до 60%) общего числа животных, у которых был отмечен противоопухолевый эффект (р<0.05; табл. 2). При этом под выраженной регрессией понималось уменьшение объема опухоли в 2 и более раз. Регрессию опухоли на 20-30% оценивали как слабую. Следует отметить, что у крыс с лимфосаркомой Плисса нередко наблюдалась выраженная и даже полная регрессия весьма крупных опухолей - более 10 см³ и, в ряде случаев, даже более 20 см³. Полная регрессия крупных опухолей, как правило, завершалась в течение 2-3 недель. При дальнейшем наблюдении за такими животными в течение 6-8 месяцев не было отмечено возобновления опухолевого роста.

Также, как и при использовании только НЧ магнетита, была отмечена связь противоопухолевого и антистрессорного эффектов комбинированного воздействия. Дополнительное магнитное воздействие приводило к увеличению на 23% случаев развития АР повышенной активации. Как известно именно эта антистрессорная АР в наибольшей степени способствует активизации нейроэндокринных и иммунных механизмов неспецифической, в том числе, противоопухолевой, резистентности организма (см. Гаркави Л.Х., Квакина Е.Б., Кузьменко Т.С., Шихлярова А.И. Антистрессорные реакции и активационная терапия. Екатеринбург, 2002. Ч. I).

Технико-экономическая эффективность «Способа лечения злокачественных новообразований в эксперименте» заключается в достижении выраженного противоопухолевого и антистрессорного эффекта комбинированного действия перитуморально вводимых наночастиц магнетита и слабого инфранизкочастотного магнитного поля воздействия на структуры центральной нервной системы.