Разработка радиомодификатора на основе фосфатного стекла и оксида тантала для лучевой терапии злокачественных новообразований
Научное направление: клинические исследования в онкологии
2 место
Проект представил: Плотникова Ольга Сергеевна
Авторы: Плотникова О.С., Апанасевич В.И., Медков М.А., Афремов Л.Л., Лукьяненко К.С.
Научный руководитель: Апанасевич Владимир Иосифович
Организация: Тихоокеанский ГМУ
Актуальность, научная новизна:
Наиболее актуальной проблемой здравоохранения и приоритетным научным направлением является онкология. Ежегодно во всем мире у около 10 млн. человек впервые выявляют злокачественные новообразования, в России в 2019году эта цифра составила 640,4 человек. Сегодняшний уровень диагностики позволяет выявлять новообразования на ранних стадия и в таких ситуациях чаще всего первым этапом лечения применяются хирургические методы, однако 60 % пациентов будет необходима лучевая терапия. Необходимость применения радиотерапевтических методов лечения обусловлена ее эффективностью при профилактике рецидивов опухоли и появления метастазов.
Несмотря на развитие методов лечения и успехи науки в данном направлении проблема поиска путей повышения эффективности лечения злокачественных новообразований является крайне важной. Что касается лучевой терапии – ее эффективность ограничена с одной стороны радиочувствительностью тканей, окружающих опухоль, с другой стороны – радиорезистентностью самого новообразования. Проблема преодоления радиорезистентности опухоли (радиомодификация) является ключевым звеном в локальном контроле за опухолевым ростом.
На данный момент для радиомодификации применяются химиотерапевтические препараты, такие как цисплатин и 5-фторурацил. Однако, производные платины хоть и оказывают влияние на существенное увеличение выживаемости, но увеличивается частота развития эзофагита, нейтропении и анемии. Терапевтический эффект препарата проявляется как по тесту локорегионального контроля (отношение шансов 0,61, р<0,0001), так и отдаленных рецидивов (отношение шансов 0,57, р<0,0001). Однако, эти преимущества сопряжены с риском проявления ранней токсичности в отношении кроветворной системы и органов желудочно-кишечного тракта.
В настоящее время наиболее перспективным направлением в области разработки радиомодификаторов является создание препарата на основе микро- и наночастиц тяжелых металлов, так как чем больше заряд ядра атома, тем выше вероятность взаимодействия тормозного и гамма-излучения с веществом. Наночастицы на основе оксида тантала (Ta2O5) в этом плане представляют особый интерес, так как тантал, будучи тяжелым элементом, обладает низкой токсичностью и биоинертностью с одной стороны, и потенциально высокой рентгенологической плотностью с другой. Тантал отличает исключительная стойкость к агрессивным средам. Это является одним из ценнейших свойств для применения его в медицине.
Наша исследовательская группа проводила исследование по нескольким направлениям. Изначально были синтезированы наночастицы оксида тантала и проведена серия экспериментов. Подтверждена рентген-контрастность наночастиц оксида тантала и исследована скорость выведения из тканей наночастиц оксида тантала in vivo. Было показано, что при введении препарата отмечалось падение рентгенологической плотности тканей в зависимости от размеров частиц. Через сутки следов контраста в тканях обнаружено не было. Таким образом, радиомодификаторы на основе наноразмерного оксида тантала могут использоваться при применении непосредственно после введения. Так же было экспериментально подтверждено торможение роста перевиваемой животным опухоли. Проблему быстрого выведения частиц из тканей решено преодолеть с помощью введения оксида тантала в микрочастицы фосфатного стекла, что позволит создать конгломерат частиц в тканях и проводить лучевую терапию по данному методу у человека в том числе адъювантно при сохранении основных свойств, таких как рентгенконтрастность и возможность генерации вторичного ионизирующего излучения.
Практическая значимость:
Создание препарата для локальной радиомодификации, при лучевой терапии позволит решить три проблемы: во-первых это позволит значительно улучшить локальный контроль над опухолевым ростом, что позволит уменьшить объём удаляемых с опухолью тканей, а значит и инвалидизацию пациентов, во-вторых позволит снизить лучевую нагрузку на окружающие зону операции ткани, в-третьих позволит визуализировать зону облучения за счет рентгенконтрастности препарата, что значительно упростит работу радиотерапевтов при планировании лучевой терапии. Даже частичное решение этих проблем значительно улучшит качество противоопухолевой терапии и снизит число побочных эффектов.