2.2 Мишени для
фотосенсибилизаторов
Наиболее значительная роль в транспорте фотосенсибилизатора к клеткам или молекулам-мишеням приписывается антителам, липосомам и лектинам [11, 12]. Липопротеиды плазмы крови, особенно их низкомолекулярная фракция, способны доставлять любые фотосенсибилизаторы к клеткам-мишеням, прикрепляясь к их специфическим рецепторам. Наибольшим числом рецепторов к липопротеидам обладают активно пролиферирующие клетки, включая опухолевые и эндотелий сосудов. Другим способом доставки фотосенсибилизатора к клеткам являются моноклональные антитела. Фотоиммунология даже использует специальный термин - антител-опосредованный фотолизис.
Конъюгаты моноклональное
антитело - фотосенсибилизатор в больших концентрациях прикрепляются к
цитоплазматической мембране опухолевой клетки. При генерации синглетного
кислорода происходит повреждение мембраны с последующей гибелью клетки мишени
[28]. Такая целенаправленная доставка фотосенсибилизатора к клетке-мишени
позволяет снизить дозу лекарственного препарата [28].
2.3 Внутриклеточные
мишени фотосенсибилизаторов
С помощью электронной и флуоресцентной микроскопии удалось показать, что фотосенсибилизатор наиболее активно накапливается на цитоплазматической мембране, в органеллах клетки, в частности митохондриях, приводя к немедленной инактивации митохондриальных ферментов (цитохром - С оксидазы, сукцинатдегидрогеназы, кальциевой помпы) [10]. Хлорин, бензопорфирин, фталоцианин приводят к повреждению лизосом, результатом чего становится утечка гидролитических энзимов. Наблюдается также повреждение ДНК ядра клетки.
В связи с большим количеством
побочных эффектов ныне существующих фотосенсибилизаторов встаёт вопрос о поиске
новых веществ в качестве фотосенсибилизаторов и создании новых препаратов,
обладающих меньшей токсичностью.
2.4 Источники света
для ФДТ
Наряду с поиском новых и
эффективных фотосенсибилизаторов, разрабатывались и многочисленные источники
света, как лазерные, так и нелазерные. К нелазерным источникам относятся
ксеноновые и ртутные лампы, а в последнее время и матрица, состоящая из
светодиодов. Выбор источника зависит от спектральных характеристик
используемого фотосенсибилизатора, а также от локализации и размеров
новообразования. Для возбуждения производных гематопорфиринов и других
фотосенсибилизаторов при проведении фотодинамической терапии используются
различные лазерные системы: лазер на красителях с накачкой аргоновым лазером,
лазер на парах золота, лазер на красителях с накачкой лазером на парах меди, лазер
на красителях с накачкой эксимерным лазером, твердотельные лазеры с удвоенной
частотой излучения. Но, в последние годы наибольшей и заслуженной популярностью
пользуются диодные лазеры.
2.5 Направленная
доставка фотосенсибилизаторов
Процесс доставки ФС к опухолевым клеткам и их эффективного фотоповреждения делится на два этапа:
а) доставка ФС, внутривенно введенного в кровеносное русло, к опухоли;
б) транспорт ФС внутрь клетки к наиболее чувствительным клеточным структурам.
Для эффективного переноса ФС разработаны
различные носители. При внутривенном введении ФС связываются с белками крови, и
только небольшая их часть оказывается в свободном состоянии. Молекулы
красителей связываются с белками за счет электростатических,
ван-дер-ваальсовых, гидрофобных и водородных взаимодействий. По данным одних
авторов, гидрофобные ФС: производные гематопорфирина (HpD), фталоцианин цинка
(ZnPc), этиопурпурин олова (SnEt2) транспортируются преимущественно
липопротеинами высокой плотности (ЛПВП). Некоторые хлорины и тетрафенилпорфины
(N-аспартилхлорин е6 - NPе6, мезо-тетра-гидроксифенил-хлорин - mTHPC,
тетрафенилпорфин TPPS3 или TPPS4) переносятся в основном альбумином, а хлорин
(Chlе6) и сульфированный фталоцианин алюминия (AlPcS2) примерно в равной
степени связываются с альбумином и ЛПВП [4, 6]. Липосомы - искусственные
бислойные или многослойные мембранные пузырьки, изготовленные обычно из
фосфолипидных молекул. Если в их состав входят белки, то они называются
протеолипосомами, представляющими собой хорошую модель биологических мембран.
Гидрофильные ФС входят внутрь липосом, а гидрофобные включаются в липосомную
мембрану. Липосомы облегчают транспортировку гидрофобных ФС по кровеносным
сосудам. Это улучшает фармакокинетику и повышает их фототоксичность. Липосомы
могут связываться с липопротеинами плазмы крови, в частности с ЛПНП, и это
повышает селективность доставки ФС в опухоль, т. к. трансформированные клетки
имеют больше рецепторов ЛПНП, чем нор мальные. Для направленной доставки к
опухолевым клеткам в липосомную мембрану также можно включить антитела, факторы
роста и другие молекулы, которые могут распознаваться клетками-мишенями. После
связывания с рецепторами или антигенами на поверхности мишени гидрофобный ФС
переходит из липосомной мембраны в плазматическую мембрану клетки-мишени, а
также транспортируется внутрь клетки в составе эндосомных пузырьков.
Заключение
По-прежнему актуален поиск новых результативных методов лечения рака. Огромные успехи связанные с применением новых медицинских и лазерных технологий определили направление разработки новых методик лечения онкологических заболеваний. Ведущие позиции среди этих методик занимает фотодинамическая терапия. Сейчас этот новый, перспективный и, что немаловажно - недорогой метод лечения злокачественных новообразований и целого ряда неопухолевых заболеваний с успехом используется в России и во всё мире, а для фотодинамической терапии и флюоресцентной диагностики опухолей разрабатываются новые фотосенсибилизаторы и новые источники света.
При лечении злокачественных опухолей с помощью ФДТ эффект от применения метода иногда значительно превосходит результаты, получаемые при помощи только традиционной терапии онкологических заболеваний.
В списке онкологических заболеваний, успешно подлежащих лечению ФДТ - рак предстательной железы и рак прямой кишки, рак желудка; бич нашего времени - рак груди; саркомы мягких тканей; болезнь Ходжкина (лимфогранулематоз) и рак щитовидной железы; рак матки и меланома.
Но не менее важно то, что фотодинамическая терапия эффективна также при доброкачественных опухолевых процессах и паразитарных инвазиях.
Сейчас ученых интересуют два основных
направления, следуя которыми, мы можем улучшить результаты фотодинамической
терапии. Это поиск фотосенсибилизаторов с максимальной селективностью
накопления - так как следствием низкой селективности является снижение
эффективности лечения, и развития лазерной техники, в первую очередь -
расширение возможностей использования гибких световодов. Это расширяет
возможности лечения рака внутренних органов, в том числе таких, казалось бы,
ранее безнадежных форм, как рак легких. Исключительно важно также создание и
внедрение фотосенсибилизаторов, обеспечивающих эффективную генерацию соединений
кислорода в необходимой области спектра, быстро накапливающихся в опухолях и с
высокой скоростью распадающихся.
Список литературы
1. Илларионов В.Е. Основы лазерной терапии. - М.: Респект. - 1992. - 123 с.
. Лазеры в медицине. Под. ред. Н.Н. Петрищева. - СПб. - 1999. - 108 с.
. Скобелкин О.К. Лазеры в хирургии. - М., 1989. - 254 с.
4. Barr H. et al. Photodynamic Therapy for colorectal disease // Inf. J. Colorectal Dis. - 1989. - Vol.4. - P.15-19.
. Bellnier D.A., Henderson B.W., Pandey R.K., Potter W.R., Dougherty T.J. Murine pharmacokinetics and antitumour efficacy of the photodynamic sensitizer 2-[1-hexyloxyethyl]-2-devinil pyropheophorbid-a // J. Photochem. Photobiol. - 1993. - Vol.20 - P.55-61.
6. Bonett R. Photosensitizers of the porphyrins and phtalocyanine series for photody-namic therapy // Chem. Soc. Rev. - 1995. - Vol.24. - P.19-33.
7. Cortese D.A., Edell E.S., Silverstein M.D., Offord K., Trastek W., Pairolero P.C., Alien M.S., Deschamps C. An evaluation of the effectiveness of Photodynamic Ther¬apy (PDT) compared to surgical resection in early stage roentgenographically occult lung cancer. In Spinelli P., Dal Fante M., Marchesini R. eds.: «Photodynamic Ther¬apy and Biochemical Lasers.» International Congress Series 1011. Excerpta Medica, 1992. - P.15-22.
8. Furuse К., Fukuoka M., Kato H., Horai T., Kubota K., Kodama N., Kusunoki Y., Takifuji N., Okunaka T., Kanaka C., Wada H., Hayata Y. A prospective phase II study on photodynamic therapy with Photofrin II for centrally located early-stage lung cancer // J. Clin. Oncol. - 1993. - Vol.11. - P.1852-1857.
9. Hayata Y., Kato H., Konaka C., Ono J., Takizawa N. Hematoporphyrin derivative and laser photoradiation in the treatment of lung cancer // Chest. - 1982. - Vol.81. - P.269-277.
. Henderson B.W., Dougherty T.J. How does photodynamic therapy work? // Photochem Photobiol. - 1992. - Vol.55. - P.145-157.
. Jori G., Reddi E. The role of lipoproteins in the delivery of tumour-targeting photo-sensitizers // Int. J. Biochem. - 1993. - Vol.25. - P.1369-1375.
. Dougherty TJ, eds.: Photodynamic Therapy, Basic Principles and Clinical Applications. New York: Dekker. - 1992. - P.173- 186.
13. Kato H. et al. Experiences with Photodynamic Therapy in early gastric Cancer // On-kologie. - 1992. - Vol.15. - P.232- 237.
. Kato H. et al. Photodynamic Therapy of early stage lung cancer. In: Photosensiting Compounds: Their Chemistry,Biology and clinical Use // Ciba Foundation Simpo-sium. - 1989. - Vol.146. - P.183-197.
. Kato H. et al. Five year diseasefree survival survival of lung cancer patient treated only by photodynamic therapy // Chest. - 1986. - Vol.90. - P.768-770.
. Kaye А.Н., Hill J.S. Photodynamic therapy of brain tu¬mors // Ann. Acad. Med. Sin-gapore. - 1993. - Vol.22. - P.470- 481.
17. Kelly J.F., Snell M.E., Berenbaum M.C. Photodynamic de¬struction of human bladder carcinoma // Brit. J. Cancer. - 1975. - Vol.31. - P.237-244.
. Kennedy J.C., Pettier R.H., Pross D.C. Photodynamic Therару with endogenous pro-toporphyrin IX: Basic principles and present clinical experience // J. Photochem. Pho¬tobiol. - 1990. - Vol.6. - P.143-148.
19. Kessel D. Photosensitization with derivatives of he¬matoporphyrin // Int. J. Rad. Biol. - 1986. - Vol.49. - P.901-907.
20. Mang T.S., Dougherty T.J. Time and sequence dependent influence of in vivo photo-dynamic therapy survival by hyperthermia // Photochem Photobiol. - 1985. - Vol.42. - P.533-540.
. Marcus S. Photodynamic Therapy of Human Cancer // Proc. SPIE. - 1992. - Vol.80. - P.869-889.
22. Moghissi K., Dixon K., Stringer M., Freeman T., Thorpe A., Brown S. The place of bronchoscopic photodynamic therapy in advanced unresectable lung cancer: experi-ence of 100 cases // Europ. J. Cardiothorac. Surg. - 1999. - Vol.15(1). - P.1-6.
23. Muller P.J., Wilson В.С. Photodynamic therapy of malignant brain tumors // Can. J. Neurol. Sci. - 1990. - Vol.17. - P.193- 198.
24. Nelson J.S., Liaw L.H., Orenstein A. Mechanism of tumor destruction following photodynamic therapy with hematoporphyrin derivative, chlorin and phthalocyanine // J. Nat. Cancer Inst. - 1988. - Vol.80. - P.1599-1605.
25. Sokolov V.V. et al. Endjscopic fluorescent diagnostic and PDT of early malignancies of lung and esophagus // SPIE. - 1996. - Vol.2728. - P.39-47.
. Van Geel I.P., Oppelaar H., Oussoren Y.G., Stewart F.A. Changes in perfusion of mouse tumours after photodynamic therapy // Int. J. Cancer. - 1994. - Vol.56. - P.224-228.
. Yarmush M.L., Thorpe W.P., Strong L., Rakestraw S.L., Toner M., Tompkins R.G. Anti-Yarmush M.L., Thorpe W.P., Strong L., Rakestraw S.L., Toner M., Tompkins R.G. Antibody-targeted photolysis // Crit. Rev. Ther. Drug. Carrier. Systems. - 1993. - Vol.10. - P.197-252