Проект 2221

Увеличение эффективности терморадиотерапии злокачественных новообразований

Общая информация

Полное название:

Комплексные исследования эффекта усиления терморадиотерапии опухолей одновременным воздействием ионизирующего излучения и гипертермии, и разработка аппаратуры нового поколения

Область технологии:
BIO-RAD: Biotechnology and Life Sciences / Radiobiology
BIO-PAB: Biotechnology and Life Sciences / Public Health

Статус проекта: 5 / Approved for funding. PA under preparation

Отдел МНТЦ: T: Мичиаки Окубо

Куратор проекта:
Валерий Викторович Новожилов, Тел. 7+095+7976207, Факс 7+095+7976014, novozhilov@istc.ru
Помощник куратора:
Лариса Владимировна Суворова, Тел. 7+095+7976207, Факс 7+095+7976014, suvorova@istc.ru
Руководитель проекта:
Крамер-Агеев Евгений Александрович Тел.: 7+095+3255117 Факс: 7+095+3242111

Ведущий институт:
МИФИ, Москва, Россия

Другие институты-участники:
ГНПО ИСТОК, Фрязино, Московская обл., Россия
ВНИИЭФ, Саров, Нижегородская обл., Россия
Онкологический научный центр им. Н.Н.Блохина, Москва, Россия

Зарубежные институты:
Universiteit Amsterdam / Academisch Medisch Centrum, Amsterdam, Netherlands
Washington University School of Medicine, St Louis, MO, USA
Centre Alexis Vautrin, Vandoeuvre, France

Краткое описание проекта

В настоящее время проблема борьбы со злокачественными новообразованиями не только является одной из наиболее актуальных в медицине, но и затрагивает многие аспекты социальной жизни общества. Высокие показатели смертности от злокачественных новообразований и связанные с этим значительные социально-экономические потери позволяют обоснованно рассматривать борьбу со злокачественными новообразованиями как общемировую проблему первостепенной важности.
Несмотря на то, что в последние годы достигнут известный прогресс в выявлении злокачественных опухолей на ранней стадии их развития, а терапевтические возможности современных противоопухолевых воздействий неуклонно возрастают, результаты лечения онкологических больных до сих пор далеки от желаемых.
Способы радикального и паллиативного лечения злокачественных опухолей могут быть условно разделены на 3 основные группы:

До сих пор ни один из способов лечения онкологических больных, несмотря на постоянное их совершенствование, не может удовлетворить требованиям клинической практики. Каждому методу свойственны свои достоинства, недостатки и пределы. Поэтому для лечения многих злокачественных опухолей все чаще применяется комплексное лечение, т.е. последовательное или одновременное применение нескольких методов в расчете на синергетический эффект увеличения результатов противоопухолевого действия.
Несомненный интерес в этом плане представляет собой сочетание радио- и химиотерапии с модифицирующим фактором – гипертермией (нагревом опухоли до температур выше 40 °С) [ 1 ].
Гипертермия, с одной стороны, существенно увеличивает чувствительность раковых клеток к ионизирующему облучению и ряду противоопухолевых лекарственных средств, а с дугой – при температурах выше 43 °С происходит и собственно тепловое необратимое повреждение раковых клеток. Вследствие сочетания этих факторов среди различных методов повышения эффективности радио- и химиотерапии, разработанных к настоящему времени и применяемых в медицине, гипертермия является одним из наиболее перспективных модификаторов, особенно при лечении радиорезистивных опухолей [1,9].
Наиболее эффективным способом нагрева опухолевых тканей является их облучение электромагнитными колебаниями ВЧ и СВЧ диапазона частот.
Электромагнитные (ЭМ) колебания предпочтительны, по сравнению с другими физическими методами создания повышенной температуры в определенном объеме тела, благодаря поглощению электромагнитной энергии не только в поверхностных, но и в глубоко расположенных биологических тканях. Поэтому рост температуры на глубине тканей происходит не только за счет передачи тепла от поверхности во внутрь, а и вследствие преобразования энергии ЭМ волн в тепло в каждой точке облучаемого объема. Это позволяет снять проблему тепловой перегрузки (ожогов) кожного покрова путем его охлаждения, и в то же время обеспечить создание гипертермического режима в опухолевых тканях на уровне 42-44 ° С.
При сочетании гипертермии и лучевой терапии (последовательном их использовании) эффективность последней увеличивается в среднем в 1.5 раза. Этот эффект подтвержден в многочисленных международных рандомизированных исследованиях, проведенных в Беларуси, России, США, Германии, Италии, Англии, Нидерландах, Франции и др.[см.,напр., 1.2.3.4.5.6].
Полученные результаты достигнуты с применением существующих к настоящему времени техники и методики проведения гипертермии и лучевой терапии, допускающих только последовательное применение процедур облучения и нагрева.
В то же время имеется информация, что при одновременном проведении гипертермии и лучевой терапии эффективность лучевой терапии повышается дополнительно в 2.5-4 раза [7].
Последние данные клинической радиологии также подтверждают, что при одновременном воздействии радиации и нагрева (ОВРН) в клинической практике может быть получено существенное увеличение эффективности радиотерапии. Это утверждение основано на том факте, что при умеренной гипертермии (около 40 °С) кровоток в опухоли ускоряется, что сопровождается увеличением концентрации кислорода в опухолевых клетках и, соответственно, увеличением чувствительности раковых клеток к воздействию ионизирующей радиации. Этот эффект исчезает при прекращении нагрева и уровень рО2 возвращается к своему первоначальному значению [8]. Соответственно, интенсивность радиационного повреждения клеток за счет кислородного эффекта оказывается максимальной при одновременном воздействии радиации и тепла [8,9]. Применение высокотемпературной гипертермии на уровне 42.5-44 °С в сочетании с ОВРН приведет к дополнительному повреждению опухолевых клеток [9,10].

Три основных проблемы препятствуют внедрению такого многообещающего метода – одновременного воздействия радиации и нагрева (ОВРН) в клиническую практику:

Предлагаемый Проект предполагает решение первых двух проблем, давая тем самым возможность решить и третью.
Ниже приводятся краткие перечень и содержание этапов работ, проведение которых необходимо для решения первых двух из указанных выше проблем.

1. Создание клинически применимой техники, обеспечивающей возможность ОВРН:

2. Оптимизация температурных режимов гипертермии в процессе ОВРН, обеспечивающих существенное сокращение требуемого временного интервала нагрева при проведении ОВРН и выработка рекомендаций по клинической апробации метода ОВРН:


В работе по предлагаемому проекту будут участвовать специалисты МИФИ (ионизирующее излучение), ГНПП “Исток” (аппаратура для ВЧ и СВЧ ЭМ нагрева в условиях жесткого ионизирующего облучения), Всероссийский Научно-исследовательский Институт Экспериментальной Физики (разработка методики и алгоритмов расчета распределения электромагнитных полей при облучении гетерогенных биологических тканей, испытания аппликаторов на радиационную стойкость), РОНЦ РАМН и привлекаемые ГНПП “Исток” специалисты (радиобиологические исследования). В качестве коллабораторов предполагается участие ведущих онкологических институтов Нидерландов и Франции. Предварительное согласие на их участие имеется.
Предполагаемый проект обеспечивает для специалистов-оборонщиков из МИФИ, ГНПП “Исток” и ВНИИЭФ возможность перенацелить свои усилия на решение мирных задач, а также облегчает их интеграцию в международное научное сообщество.


Ожидаемые результаты проекта:

Литература:

1. Александров Н.Н., Савченко Н.Е., Фрадкин С.З., Жаврид Э.А., 1980, Применение гипертермии и гипергликемии в лечении злокачественных опухолей, “Медицина”, М.
2. J.Overgaard, D. Gonzalez-Gonzalez, M.C.C.M. Hulshof et al.,1995, Randomized trial of hyperthermia as adjuvant to radiotherapy for recurrent or metastatic malignant melanoma. Lancet, v.345, p.p.540-543.
3. Vernon C., J. Hand, S. Field et al., 1996, Radiotherapy with and without hyperthermia in the treat ment of superficial localized breast cancer: results from five randomized control trials, Inst. J. Radiation Oncology, Biology, Physics, v.35, No.4, 731-744.
4. Маричев А.С., 1996, Почечно-клеточный рак, Бел.ЦНМИ, Минск.
5. Sherar M., F.F. Liu, M. Pintilie et al., 1997, Relationship between thermal dose and outcome in thermoradiotherapy treatments for superficial recurrences of breast cancer: data from a phase III trial, Int. J. Radiation Oncology, Biology, Physics, v.39, No.2, 371-380.
6. Van der Zee, J.,D. Gonzalez-Gonzalez, G. van Rhoon, et al.,2000, Comparison of Radiotherapy one with Radiotherapy plus Hyperthermia in locally advanced pelvic tumours. The Lancet, v. 335, No.9210, p.p.1119-1125.al.
7. Horsmann M.R., Overgaard J., 1995, The influence of nicotinamid and hyperthermia on the radiation responce of tumor and normal tissues. Book of Abstracts, 15th Annual Meeting of ESHO, Wadham College, Oxford, UK, 3-6 September 1995, p.12.
8. Horsmann, M. R., and Overgaard, J., 1997, Can mild hyperthermia improve tumor oxygenation? International Journal of Hyperthermia, 13, No. 2, p.p. 141-148.
9. Field, S.B., & Hand J.W., editors, 1990, An Introduction to the Practical Aspects of Clinical Hyperthermia, Taulor & Francis, London-New-York.
10. Ярмоненко С.П., Коноплянников А.Г., Вайнсон А.А., Клиническая радиобиология, М., “Медицина”, 1992, 317 стр.