Физика против рака
Молодые ученые получили премию правительства Москвы за метод, который видит лечение изнутри
Лечение онкологических заболеваний можно сравнить с ювелирной работой, а не с применением стандартного подхода, подобного стрельбе из пушки. Именно такую «ювелирную» технологию создали в Институте общей физики им. А. М. Прохорова Российской академии наук (ИОФ РАН). Ее авторы, Полина Алексеева и Канамат Эфендиев, получили премию правительства Москвы молодым ученым за разработку нового метода интраоперационной оптической дозиметрии для персонализированной фотодинамической терапии опухолей. В эксклюзивном интервью Полина Алексеева объяснила, как их система позволяет добиться стопроцентного регресса опухолей и элиминации вируса папилломы человека после одного-двух сеансов фотодинамической терапии и сохранить функцию органов, исключая рецидивы и продолженный рост опухолей.
Фото: Пресс-служба Департамента образования и науки
Фото: Пресс-служба Департамента образования и науки
— В чем заключается ключевое отличие персонализированного подхода от стандартной фотодинамической терапии? Что именно делает его персонализированным?
— Ключевое отличие персонализированного подхода фотодинамической терапии от стандартного подхода заключается в учете индивидуальных особенностей опухоли у каждого из пациентов, мониторинге эффективности лазерного облучения в режиме реального времени в процессе фотодинамической терапии и корректировке параметров фотодинамического воздействия: плотности мощности, плотности энергии, в случае необходимости.
В клинической практике при лечении опухолей с использованием стандартных протоколов фотодинамической терапии с фиксированными энергетическими параметрами (плотностью мощности и доз энергии лазерного излучения) часто не учитываются индивидуальные особенности разных опухолей и отсутствует мониторинг важных параметров фотодинамической терапии в процессе лечения. Проще говоря, у разных пациентов с разными типами опухолей часто применяются одинаковые параметры лазерного облучения, которые никак не корректируются в процессе терапии. Это в итоге приводит к низкой эффективности лечения и в дальнейшем к частым рецидивам заболеваний в связи с недостаточным облучением опухоли, а при чрезмерном облучении могут наблюдаться нежелательные эффекты, такие как термическое повреждение поверхностного слоя ткани и в дальнейшем прогрессирование опухолевого процесса.
— Для лечения каких конкретных типов опухолей метод уже применяется в клинической практике? Каковы показания и ограничения?
— Мы разработали новый метод интраоперационной оптической дозиметрии для персонализированной фотодинамической терапии опухолей. Проще говоря, мы не просто облучаем опухоль лазером, следуя стандартному протоколу фотодинамической терапии, а в режиме реального времени контролируем, насколько эффективно проходит лечение, и можем сразу корректировать параметры воздействия для каждого конкретного пациента. Данный метод уже активно применяется в клинической практике для лечения различных типов опухолей — например, при лечении опухолей кожи, таких как базальноклеточный и плоскоклеточный рак кожи, при раке шейки матки, раке желчных протоков, опухолях мозга, раке мочевого пузыря, опухолей головы и шеи и при других локализациях. Что касается показаний, то фотодинамическая терапия показана при опухолях на ранних стадиях развития как дополнительная тактика — например, при хирургическом лечении, при лучевой терапии. Также фотодинамическая терапия активно используется при наличии резистентности к химио- и лучевой терапии, при множественных опухолях или метастазах, а также когда требуется проведение органосохраняющего лечения.
В наше исследование были включены пациенты, которым ранее была рекомендована традиционная тактика лечения. Это означает, что пациенты направлялись на хирургическое лечение, в результате которого могли быть частично или полностью удалены ткани органов, но применение нашего метода с возможностью мониторинга процесса лечения позволило провести органосохраняющее лечение без прогрессирования заболевания.
А что касается противопоказаний для фотодинамической терапии, в данном случае можно сказать про повышенную светочувствительность, например, из-за приема некоторых лекарственных препаратов или при наличии генетического заболевания, как порфирия, при которой возникает высокая светочувствительность тканей, ну и, конечно, индивидуальная непереносимость на фотосенсибилизаторы.
— Как этот метод конкурирует или сочетается с другими современными методами лечения опухолей (например, таргетной терапией или иммунотерапией)? Является ли он альтернативой или частью комбинированного лечения?
— Фотодинамическая терапия обычно дополняет другие методы лечения — химиотерапию, лучевую, хирургическую, таргетную или иммунотерапию, усиливая общий противоопухолевый эффект. Например, под воздействием фотодинамической терапии можно добиться активации путей апоптоза (процесс регулируемой, генетически запрограммированной гибели клеток, при котором клетка распадается на апоптотические тельца, не вызывая воспаления окружающих тканей; это естественный механизм, необходимый для развития, поддержания гомеостаза, удаления поврежденных или старых клеток). Фотодинамическая терапия повышает чувствительность опухолей к таргетным препаратам и может индуцировать иммунный ответ, который в дальнейшем поддерживается иммунной терапией.
В отдельных случаях фотодинамическая терапия может применяться как самостоятельный метод — например, при базальноклеточном раке кожи. Пациенты приходят с базалиомой, а после фотодинамической терапии могут уходить без нее и дальнейших рецидивов.
Полина Алексеева и Канамат Эфендиев
Фото: Пресс-служба Департамента образования и науки
Полина Алексеева и Канамат Эфендиев
Фото: Пресс-служба Департамента образования и науки
— Каковы ключевые клинические результаты? Насколько доказано повышение эффективности и снижение побочных эффектов по сравнению со стандартной ФДТ?
— В целом фотодинамическая терапия демонстрирует высокую эффективность. Однако в случае, если в процессе лечения проводится дозиметрический контроль фотодинамической терапии, как это делаем мы, эффективность фотодинамической терапии значительно повышается. В большинстве российских и зарубежных исследований для эффективного фотодинамического воздействия на опухолевые ткани требуется от трех до десяти курсов фотодинамической терапии, но даже в случае многокурсовой терапии эффективность регресса поражений или элиминации вируса папилломы человека не достигает даже 50%, часто возникают рецидивы и продолженный рост опухолей. И это в большинстве случаев обусловлено неправильно подобранными параметрами фотодинамического воздействия, то есть лазерного облучения ткани. Но за счет дозиметрического контроля в процессе фотодинамической терапии нам удалось достичь стопроцентной эффективности регресса опухоли различных локализаций и элиминации вируса папилломы человека (процесс полного удаления инфекционного агента из организма) в случае лечения дисплазии и рака шейки матки после одного-двух сеансов фотодинамической терапии. И при этом метод позволил сократить частоту рецидивов и сохранить функцию органов у пациентов, а в случае дисплазии и рака шейки матки — избежать противопоказаний для планирования беременности.
— Можно ли эту персонализированную платформу адаптировать для использования с новыми перспективными фотосенсибилизаторами или источниками света?
— Да, персонализированную платформу для фотодинамической терапии можно адаптировать для использования с новыми фотосенсибилизаторами и источниками света. Однако это требует технической доработки, тщательного изучения свойств новых фотосенсибилизаторов, теоретической, экспериментальной проверки и клинической апробации. Даже наш метод, несмотря на то что он относительно универсальный, все-таки еще требует адаптации под разные фотосенсибилизаторы, которые обладают различными фотофизическими свойствами и требуют также использования подходящих источников света для данных фотосенсибилизаторов. Сложно сказать, сколько может продлиться тестирование. Может быть, от одного года до двух лет. Мы над этим работаем, стараемся как можно быстрее, но бывает так, что процесс затягивается в меру каких-то сложностей.
— Ведутся ли исследования по применению этого подхода для лечения неонкологических заболеваний (например, антимикробная ФДТ при резистентных инфекциях или лечение заболеваний кожи)?
— В данном направлении в нашей лаборатории лазерной биоспектроскопии активно ведутся исследования, и метод уже показал высокую эффективность в лечении, например, резистентных инфекций, включая антибиотикорезистентные бактерии, хронических ран, трофических язв, кожных заболеваний, таких как акне, псориаз, актинический (солнечный) кератоз (это предраковое поражение кожи в виде определенных пятен, возникающее из-за многолетнего воздействия ультрафиолета). Также методом фотодинамической терапии можно лечить пигментированные невусы и ожоги. Мы уже сейчас работаем над внедрением персонализированного подхода в лечении неонкологических заболеваний.
— Каков следующий шаг в развитии этой технологии?
— В данный момент можно сказать про три направления развития нашего метода. Первое направление — это использование одновременно двух и более фотосенсибилизаторов для фотодинамической терапии. Дело в том, что механизм действия разных фотосенсибилизаторов отличается: одни могут, например, накапливаться в органеллах клеток, другие — в клетках эндотелия кровеносных сосудов опухоли. Комбинированное воздействие света на фотосенсибилизаторы, которые имеют разные механизмы накопления и действия, может привести к двойному противоопухолевому эффекту. Второе направление, над которым мы работаем,— это применение методов интраоперационной оптической дозиметрии при лечении глубоко залегающих опухолей больших объемов и метастазов, когда требуется использование сложных диагностических и терапевтических оптических систем. Третье направление — это разработка методов усиления селективности накопления фотосенсибилизаторов в опухолевых тканях и углубление исследований иммуномодулирующих эффектов фотодинамической терапии. Сейчас для решения всех этих задач мы работаем над совершенствованием оборудования для более точного планирования дозиметрии и мониторинга процессов лечения.
Вручение премий правительства Москвы молодым ученым проводится ежегодно с 2013 года. За время проведения конкурса наград были удостоены 835 молодых ученых. В этом году лауреатами стали 77 исследователей, чьи разработки и проекты уже получили применение на практике.
Подготовлено при поддержке пресс-службы департамента образования и науки Москвы