Возможности и перспективы применения фотодинамической терапии

(экспериментальные и клинические исследования)

А. Ф. Цыб, М. А. Каплан
(Медицинский научный радиологический центр, г. Обнинск)

Первые исследования по использованию света были проведены в XX столетии Н. Р. Финсенем. В 1903 г. он был удостоен Нобелевской премии за работы по фотодинамической терапии (ФДТ) волчанки и туберкулеза кожи.

Работы по ФДТ с использованием фотодинамического эффекта, т.е. света и сенсибилизатора, были выполнены в Германии (Мюнхен) также в 1903 г.: Таппейнер и Джессионен доложили о применении эозина в качестве сенсибилизатора и дуговой лампы как источника света при лечении больных. В 1905 г. эти же авторы сообщили о лечении базалиомы таким же способом, результаты которого оказались многообещающими.

В 1907 г. они написали книгу об этом методе и субстанциях, применяемых при ФДТ. Поликард в Лионе в 1924 г. обнаружил, что в опухолях порфирины флюоресцируют сильнее, чем в здоровой ткани.

В 1942 г. Аулер и Баизер доказали, что фотодинамическое воздействие вызывает некроз опухолей. Однако шла вторая мировая война, и исследования были прекращены. Следующий этап развития ФДТ происходил уже в США.

В 1948 г. Фиджи и соавт. в Балтиморе доложили, что гематопорфирин и его цинковый комплекс накапливаются в опухолях мышей и регенерирующей ткани ран. Они отметили, что исследованные опухоли мышей через 24, 48, 72 ч ярко флюоресцировали в отличие от таковых в контроле. Удивительно, но на это никто не обратил внимания, и только спустя 10 лет Линсон и соавт. синтезировали дериват гематопорфирина.

К 1993 г. в Канаде был создан препарат фотофрин II, который затем был апробирован при лечении рака легких, пищевода, желудка и шейки матки (Япония), пищевода и легких (США).

Фотодинамическая терапия — это часть фототерапии, при которой для достижения лечебного эффекта требуются свет, необходимый лекарственный препарат и кислород. Введенное лекарство, взаимодействуя со светом (фотонами, квантами), вызывает образование синглетного кислорода или других радикалов, которые, контактируя с мембранами и клеточными структурами (митохондрии, ядро), ведут к их повреждению и смерти клеток.

Термин «фотодинамическое действие», или «фотодинамический эффект», обозначает гибель живых организмов, вызываемую светом при наличии фотосенсибилизатора и кислорода. Ранее пытались использовать термин «фоторадиационная терапия», но он не прижился.

Первые фотосенсибилизаторы начали разрабатывать в 1961—1980 гг. К 1980 г., наконец, были созданы препараты, являющиеся дериватами порфиринов, условно названныефотопорфирин. Дальнейшие разработки в этом направлении привели к созданию различных аналогов порфиринов, хлоринов, бактериохлоринов, фталоцианинов. В последние годы были синтезированы новые соединения для ФДТ, содержащие редкоземельные металлы — лютеций, гадолиний и т.д. В настоящее время предпринимаются попытки соединения фотосенсибилизаторов с антителами для увеличения их туморотропности.

К 1999 г. в США, Канаде, Германии, Англии, России в экспериментальных и клинических исследованиях апробированы по меньшей мере 10 фотосенсибилизаторов — производных порфиринов, хлоринов, фталоцианинов, пурпуринов, металлосодержащих веществ и т.д.

На 1999 г. в США действовало более 40 центров, в которых используют фотодинамическую терапию. В России едва ли наберется два десятка клиник, где применяют этот метод лечения. Такие клиники находятся в основном в Москве, Санкт-Петербурге, Обнинске, Новосибирске, Екатеринбурге.

В России первые работы по ФДТ были начаты в ГНЦ лазерной медицины МЗ РФ в начале 1992 г. (член/корреспондент РАМН профессор О.К. Скобелкин, профессор Е.Ф. Странадко), при этом использовали первый отечественный фотосенсибилизатор — препарат «Фотогем», созданный профессором А.Ф. Мироновым (МИТХТ).

Позже аналогичные исследования были начаты в МНИОИ им. П.А. Герцена (академик В.И. Чиссов, профессор В.В. Соколов), ОНЦ РАМН (академик Н.Н. Трапезников, профессор В.В. Шенталь) и МРНЦ РАМН.

К настоящему времени в указанных учреждениях проведены I, II и III фазы клинических испытаний ФДТ с использованием фотосенсибилизаторов первого и второго поколений, прежде всего «Фотосенса» и «Аласенса» (член/корреспондент РАН Г.Н. Ворожцов, профессор Е.А. Лукьянец). Изучена эффективность этого метода при злокачественных опухолях различных локализаций, разработаны оптимальные параметры ФДТ, показания и противопоказания к ее применению при лечении больных с опухолями, находящимися на разных стадиях развития.

Показана высокая эффективность метода: после лечения положительный эффект отмечен у 90% больных.

В МРНЦ РАМН в течение последних 4 лет проводят исследования специфической активности различных фотосенсибилизаторов с целью определения их пригодности для ФДТ. Результатом изучения препаратов разных групп стало определение наиболее эффективных из них. Это производное порфирина фотогем (фотосенс) — один из фталоцианинов, содержащих алюминий, и группа веществ, созданных на основехлорина Е/6 (фотолон, фотодитазин, радахлорин, фотопротохлорин, хлорин А+В).

Схема проведения опыта следующая: крысе или мышке вводят суспензию опухолевых клеток одного из штаммов; в проведенных нами исследованиях использован штамм Саркома М/1, в ряде случаев — штамм Рак молочной железы.

Опухолевые клетки вводили под кожу бедра (или, реже, спины) животного, после достижения определенного объема опухоли (около 1 см3) объект становился готовым к исследованию. В качестве подопытных животных использовали белых беспородных крыс с массой тела 120–130 г.

Препарат (в изотоническом растворе хлорида натрия) вводили внутрибрюшинно в различных дозах (от 2 до 10 мг на 1 кг массы тела животного) в зависимости от характера фотосенсибилизатора.

Через 1, 3, 24 или 72 ч после введения сенсибилизатора, к моменту его наибольшего накопления в опухоли по отношению к окружающим здоровым тканям, проводили ее облучение на лазерных аппаратах или специальных лампах с галогеновым источником света, при этом использовали фильтр, позволяющий выделить необходимую длину волны. Доза облучения варьировала от 300 до 600 Дж на 1 см3 опухоли. После облучения за животными проводили наблюдение в течение 21 дня, регулярно, на 3, 7, 14-й и 21-й день, определяя объем опухоли и рассчитывая коэффициент торможения ее роста.

При использовании одних фотосенсибилизаторов наблюдали торможение роста, других — деструкцию опухолевой ткани в виде некроза с последующим образованием струпа, который к 18—21-му дню отпадал, а на этом месте образовывалась рубцовая ткань.

В конце исследования у части животных опухоли удаляли и проводили рентгенографию образцов.

После курса ФДТ наблюдали разрушение опухолевого узла с зонами некроза.

Представляли интерес также морфологические исследования опухоли (Саркома М/1), подвергнутой фотодинамическому воздействию.

Таким образом, в результате воздействия синглетного кислорода, образовавшегося в результате взаимодействия фотосенсибилизатора и квантового света с определенной длиной волны, происходит повреждение клеточных мембран и структур клеток как самой опухоли, так и питающих ее сосудов с последующей гибелью ткани.

Следует отметить, что более прецизионных исследований, например электронно-микроскопических, процессов, возникающих под действием ФДТ, мы пока не проводили, хотя работы в этом направлении, безусловно, ведутся и, несомненно, представляют большой интерес.

Далее приведены результаты исследований, характеризующие специфическую активность различных фотосенсибилизаторов, некоторые из которых представляют, на наш взгляд, несомненный интерес ввиду их явной эффективности и потенциальной возможности впоследствии быть использованными в клинике.

Одним из первых исследованных нами фотосенсибилизаторов был фотогем. На рис. 1 представлена динамика роста опухоли (Саркома М/1) при введении фотогема с использованием описанной выше методики: наблюдается выраженный эффект торможения роста опухоли. Эти данные аналогичны результатам, опубликованным в литературе, и послужили основанием для клинического применения препарата.

Вторым препаратом был фталоцианин алюминия — фотосенс. Исследование проводили в рамках научно/технической программы «Разработка и внедрение в медицинскую практику новых методов диагностики и лечения онкологических заболеваний».

На рис. 2 видно, что в результате фотодинамического действия происходило торможение роста опухоли по отношению к показателям в контроле, особенно если световое облучение проводили через 72 ч после введения препарата. Это время наибольшего накопления препарата в опухоли (Саркома М/1) и соответственно его более выраженного воздействия.

На рис. 3 представлены результаты исследования хлоринсодержащего фотосенсибилизатора фо/ толона, созданного в Москвеи Минскеиз водоросли спирулина.

Исследование проведено по изложенной выше методике. Из приведенных данных видно, что наиболее значительное торможение роста опухоли происходит при введении препарата в дозе 5 мг/кг. Следует отметить, что при использовании фотолона полная регрессия опухоли наблюдается у 80% животных, т.е. препарат обладает достаточно высокой терапевтической эффективностью, что и послужило основанием для его дальнейшего использования в клиническиой практике в Белоруси и России.

На рис. 4 представлены результаты оценки эффективности нового фотосенсибилизатора фотодитазина, который, так же как и фотолон, производит из водоросли спирулина фирма «Вета-грант» по технологии, разработанной проф. Г.В. Пономаревым из Института биомедицинской химии РАМН.

Полученные данные свидетельствуют о высокой специфической активности фотодитазина, приводящего к практически полной деструкции опухоли молочной железы. По нашему мнению, препарат весьма перспективен в плане его использования в клинике. Работа по его исследованию продолжается.

Заканчивая оценку эффективности ФДТ с различными фотосенсибилизаторами, следует отметить, что, по нашему мнению, представляют интерес также данные об эффективности сочетания ФДТ с лучевой терапией (R/облучение).

На рис. 5 представлены результаты применения лучевой терапии в сочетании с ФДТ с фотосенсом.

Наиболее выраженный эффект наблюдали в тех случаях, когда рентгенотерапию осуществляли фракционно: вначале облучали опухоль в дозе 2 Гр и проводили ФДТ в стандартном варианте (300 Дж/см²), через 3 сут. вновь рентгеновское облучение в дозе 2 Гр и через 15 сут. повторно еще 1 Гр. Проведение лучевой терапии в аналогичном варианте, но без ФДТ не вызывает такого торможения роста опухоли. Полной регрессии не удается добиться и при осуществлении ФДТ без рентгенотерапии.

Таким образом, сочетание двух методов лечения — ФДТ и лучевой терапии — весьма перспективно и позволит в дальнейшем добиться его более высокой эффективности.

Еще один фотосенсибилизатор из этой группы, в основе которого лежит хлорин/Е6, — это радахлорин. Результаты его исследования представлены на рис. 6.

Из приведенных данных видно, что эффективность этого препарата зависит от его дозы: с увеличением количества вводимого лекарства повышается его эффективность.

В данном исследовании также установлено, что для достижения необходимого уровня торможения развития опухоли могут быть использованы два пути — увеличение количества вводимого сенсибилизатора или увеличение дозы лазерного облучения. В обоих случаях эффект очень схож: отмечено приблизительно одинаковое торможение роста опухоли.

Необходимо отметить, что важно иметь информацию о размерах опухолевого очага и степени метаболической активности опухоли, поскольку без достаточно четкого определения ее границ или наличия невидимых глазу и неопределяемых пальпаторно или с помощью инструментальных методов дополнительных очагов крайне трудно спланировать ход лазерного облучения. С этой целью нами проведена флюоресцентная диагностика: после введения фотосенсибилизатора и накопления его в опухоли облучение с помощью специальной аппаратуры позволяет получить ее изображение в виде светящегося очага на фоне более темного фона здоровой ткани. Кроме того, используя специальное устройство — флюоресцентный спектрометр, можно провести сравнительное определение количества сенсибилизатора в тканях опухоли и здоровых окружающих тканях, что позволяет контролировать процесс лечения. При использовании фотолона установлено, что максимальное количество сенсибилизатора накапливается через 3 ч после введения, а затем оно в процессе лечения уменьшается по мере разрушения опухолевой ткани.

Из отечественных фотосенсибилизаторов пока только фотогем может быть использован в клинической практике. В настоящее время заканчивается III фаза клинических испытаний фотосенса. Фотолон же прошел клиническую апробацию на ограниченном числе больных в нашем центре, хотя в Белоруси имеется разрешение на применение его в клинической практике.

Далее представлены результаты лечения опухолей кожи и слизистых оболочек с помощью ФДТ.

В клинике МРНЦ РАМН проведено лечение 165 больных (общее количество опухолевых очагов разных нозологических форм рака кожи и слизистых оболочек 411). Для проведения ФДТ мы применяем отечественную лазерную установку «Металаз» (газовый лазер, работающий на парах меди, с перестраиваемой с помощью специальных красителей длиной волны) и полупроводниковые лазерные аппараты «ЛД680/2000» и «Ламеда». Используемые длины волн в красном цветовом диапазоне от 630 до 670 нм, плотность мощности 150–300 Вт/см², плотность энергии от 100 до 600 Дж/см².

Фотосенсибилизатор вводили внутривенно капельно в изотоническом растворе хлорида натрия в дозах от 0,8 до 2,5 мг/кг. Опухоль облучали через 24 и 72 ч при использовании фотогема и фотосенса и через 2,5–3 ч при применении фотолона. Оптимальную продолжительность облучения при использовании фотогема и фотосенса выбирали с учетом максимального накопления сенсибилизатора в опухоли по отношению к здоровым тканям. Как правило, для достижения максимального эффекта в виде геморрагического некроза опухоли требовался один сеанс лазерного облучения, реже — два сеанса. Далее больной находился под наблюдением, как и в случае лечения обычной раны, в течение 1–2, реже 3 нед.

Результаты лечения больных с опухолями кожи и слизистых оболочек с помощью ФДТ с различными фотосенсибилизаторами представлены в табл. 1.

Из приведенных данных видно, что при использовании трех фотосенсибилизаторов результаты лечения в сроки от 1 года до 3 лет варьировали от 57,4 до 73,4%, если не было рецидивов. В эти же сроки у 26,6 — 42,6% больных возникли рецидивы.

В табл. 2 представлены непосредственные результаты лечения фотогемом, фотосенсом и фотолоном. При использовании фотогема полная регрессия опухолей достигнута у 68,8% больных, частичная — у 28,1%, эффекта не получено всего у 3,1%, при применении фотосенса — у 70,4, 26,0 и 3,6% больных соответственно, фотолона — у 92,4 и 7,6%, отсутствия эффекта не отмечено ни в одном случае.

По нашему мнению, важными являются данные о сроках возникновения рецидивов у этих больных после ФДТ. В 31,5% случаев они возникали в первые 3–12 мес. после окончания лечения.

В более отдаленный период частота рецидивов составила всего 1,2% (табл. 3).

Кроме того, в процессе ФДТ у больных могут возникать и некоторые побочные эффекты в зависимости от используемого фотосенсибилизатора и наличия сопутствующих заболеваний,

Например, болезней почек, печени и т.д. (табл. 4).

Наиболее значимым осложнением является кожная фототоксичность, при которой больной вынужден закрывать кожу от прямых воздействий света (солнечного или искусственного) во избежание развития дерматита. Так, при использовании фотогема частота развития этого осложнения составила 31,3%, фотосенса — до 80%, а при применении фотолона фототоксичность очень низкая, поэтому защита кожи необходима в течение не более 2–4 дней.

Источник: журнал «Российские медицинские вести», № 2, Т.VII, 2002 г.