Спосіб пригнічення росту злоякісних новоутворень незалежно від гістогенезу та локалізації

Реферат: Спосіб пригнічення росту злоякісних новоутворень незалежно від їх гістогенезу та локалізації, який полягає в опроміненні різних ділянок мозку монохроматичним світлом у ближньому ультрафіолетовому діапазоні спектра. Опромінюють різні ділянки мозку монохроматичним світлом в імпульсному режимі з тривалістю імпульсів 140 фс і частотою повторення 70 МГц. UA 120681 U (54) СПОСІБ ПРИГНІЧЕННЯ РОСТУ ЗЛОЯКІСНИХ НОВОУТВОРЕНЬ НЕЗАЛЕЖНО ВІД ГІСТОГЕНЕЗУ ТА ЛОКАЛІЗАЦІЇ UA 120681 U UA 120681 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області медицини, а саме до онкології, і може бути використана при лікуванні злоякісних новоутворень незалежно від їх гістогенезу та локалізації. Спосіб передбачає пригнічення росту злоякісних новоутворень незалежно від їх гістогенезу та локалізації, об'єктом лікування є світлова дія на мозок. Рівень техніки розкривається у численних аналогах запропонованого способу, головні з яких приведені нижче. З рівня техніки також відомо, що у переважному числі аналогів, присвячених світловим, а саме лазерним способам лікування злоякісних новоутворень, об'єктом лікування є безпосередньо сама злоякісна пухлина, а не організм в цілому. Відомий спосіб (Патент США, US 20060095095 А1, 04.05.2006) лікування раку за допомогою лазера. Спосіб оснований на опроміненні пухлини світлом лазера. Лазерне випромінювання доставляється до місця розташування пухлини за допомогою спеціальних голок, що імплантують в тіло, сполучених зі світловодами. Недоліком способу є незручність доставки лазерного випромінювання всередину тіла пацієнта і обмеження області дії лазерного випромінювання на місце скупчення ракових клітин, відсутність можливості дії на ракові клітини, поширені по усьому організму - на метастази. Відомий спосіб Фотодинамічної Терапії - ФДТ (Патент Росії N 2163824, дата публікації 10.03.2001) лікування раку з використанням лазера. Спосіб включає внутрішньовенне введення фотосенсибілізатора, який накопичується в пухлині, з подальшою дією на пухлину випромінюванням лазера, що призводить до руйнування пухлини. Недоліками способу є токсичність фотосенсибілізатора, що вводиться в кров, який накопичується не лише в пухлині, але і в здорових органах тіла, а також малу ефективність методу в пригніченні поширення метастазів. Метод використовують не для усіх, а тільки для деяких видів злоякісних новоутворень. Відомий спосіб деструкції ракових клітин (патент Росії N 2147847 дата публікації 27.04.2000), 2 який передбачає дію на пухлину лазерним випроміненням з щільністю потужності 0,5-2 Вт/см з довжиною хвилі 1,264 мкм. Недоліком способу є те, що такий спосіб деструкції променем пов'язаний із загибеллю суміжних з пухлиною тканин з наступною тривалою епітелізацією ран. Недоліком способу є також те, що для забезпечення локальності опромінення та забезпечення дозованих параметрів та термінів впливу, застосовувалися методи ультразвукової та диференціальної термометрії, що суттєво ускладнює здійснення способу. Недоліком способу є також неможливість впливу на метастази, що поширені по всьому організму. Відомий спосіб лікування злоякісних новоутворень шкіри шляхом деструкції лазерним променем (патент Росії N 2143237, дата публікації 27.04.2000), в якому застосовують сфокусований промінь світла діаметром 0.3-0.5 см з діапазоном хвиль 400-760 нм, та з експозицією 2-20 хвилин. Недоліком способу є загибель суміжних з пухлиною тканин з наступною тривалою епітелізацією ран. Недоліком способу є також те, що експозиція має великі межі границь, в той час, як теплова деструкція пухлини потребує конкретного значення, а неширокого інтервалу її меж. Головним недоліком способу є неможливість впливу на метастази. Відомий спосіб опромінення онкологічних хворих (Патент України N 16908, дата публікації 15.08.2006), що ґрунтується на опосередкованій дії на пухлину за допомогою стимуляції лазером імунної системи. Спосіб включає низькоінтенсивне лазерне опромінення зони проекції тимуса у ближньому ультрафіолетовому діапазоні спектра з щільністю потужності 100-150 2 мВт/см . Недоліком способу є його низька ефективність для метастазуючих пухлин і обмеженість застосування тільки для деяких видів солідних пухлин. Відомий спосіб лікування раку мозку за допомогою фемтосекундного лазера (Laser technology developed to fight cancer. News of University of Tennessee, July 23, 2012). Спосіб передбачає неінвазивне опромінення пухлини мозку потужними ультракороткими лазерними імпульсами тривалістю 100 фс. Промінь лазера проходить крізь черепну кістку і фокусується точно на пухлині, що призводить до її руйнування - випалювання пухлини. Головним недоліком способу є локальна дія лазера тільки на область пухлини мозку, відсутність можливості знищувати метастази, поширювані в різних органах тіла та відсутність можливості впливати на пухлини, які локалізовані не в мозку. Запропонований спосіб позбавлений описаних вище недоліків. Задачею корисної моделі є пригнічення росту злоякісних новоутворень у випадку, коли об'єктом дії є не локальна пухлина, а увесь організм в цілому, та коли ріст злоякісних новоутворень пригнічується незалежно від їх гістогенезу та локалізації, що проявляється у вигляді збільшення терміну тривалості життя, що є основним показником ефективності способу 1 UA 120681 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 лікування. Спосіб не передбачає застосування хімічних речовин, у тому числі і отруйних, які використовують в хіміотерапії онкологічних захворювань. Спосіб не передбачає руйнування злоякісних пухлин променем лазера. Поставлена задача вирішується способом пригнічення росту злоякісних новоутворень незалежно від їх гістогенезу та локалізації, який полягає в опроміненні різних ділянок мозку монохроматичним світлом у ближньому ультрафіолетовому діапазоні спектра, опромінення різних ділянок мозку монохроматичним світлом здійснюють неінвазивним способом через тім'ячко черепної кістки, опромінення мозку монохроматичним світлом здійснюють неінвазивним способом через тім'ячко черепної кістки, з якої знятий волосяний покрив у місці проходження променя, опромінення мозку монохроматичним світлом здійснюють неінвазивним способом через ґратчасту кістку носа за допомогою оптоволоконного імпланту, опромінення мозку монохроматичним світлом здійснюють інвазивним способом через отвір у тім'ячку черепної кістки, в який встановлюють оптоволоконний імплант, опромінення мозку монохроматичним світлом здійснюють інвазивним способом через оптоволоконний імплант, який проходить через отвір у черепній кістці і встановлюється у гіпоталамусі, опромінення мозку монохроматичним світлом здійснюють інвазивним способом за допомогою оптоволоконного імпланта, який проходить до мозку через кровоносні судини тіла і мозку без ушкодження кістки черепа, опромінюють мозок монохроматичним світлом в імпульсному режимі з тривалістю імпульсів 140 фс і частотою повторення 70 Мгц, опромінюють мозок монохроматичним світлом протягом декількох сеансів, опромінюють мозок монохроматичним світлом з тривалістю одного сеансу опромінення в діапазоні 5-20 хвилин, опромінюють мозок монохроматичним світлом низької 2 інтенсивності з щільністю потужності в діапазоні 5-70 мВт/см . Запропонований спосіб має теоретичне пояснення на основі сучасних знань в області нейро-імунно-ендокринології і онкології. Злоякісні новоутворення є системним захворюванням усього організму, що тісно пов'язане з порушенням функціонування основних регуляторних механізмів організму. Тому для ефективної протидії цьому захворюванню найбільш ефективним способом може бути системна дія на увесь організм як єдине ціле, насамперед на основні регуляторні механізми. Однією з таких можливостей може бути дія на органи, відповідальні за головні регуляторні механізми усього організму. Відомо, що головною регуляторною системою усього організму є нейро-імунно-ендокринна система регуляції. Головною ланкою цієї системи регуляції є мозок. Усі фізіологічні процеси в організмі, патологічні зміни, включаючи онкогенез, знаходяться під контролем цієї системи регуляції. Для пригнічення розвитку злоякісних новоутворень автор пропонує впливати на основну ланку цієї головної системи регуляції - на мозок, в наведений спосіб, незалежно від гістогенезу і локалізації злоякісних новоутворень. Відомо, що мозок є джерелом найважливіших біологічно активних молекул - нейрогормонів. Клітини основних систем регуляції, а саме імунної і ендокринної, мають рецептори до нейрогормонів. Взаємодія нейрогормонів мозку з цими рецепторами визначає природу молекулярних механізмів взаємодії і управління мозком імунною і ендокринною системами. Опромінення монохроматичним світлом в ближньому ультрафіолетовому діапазоні клітин мозку впливає на рилізинг нейрогормонів з клітин мозку і змінює їх рівень в організмі, що суттєво впливає на функціонування нейро-імунно-ендокринної системи регуляції всього організму і на онкогенез, включаючи пригнічення розвитку злоякісних новоутворень. Це може бути загальним поясненням біологічного механізму запропонованого способу. Більш детальне вивчення цих складних механізмів можливе з застосуванням комп'ютерного томографа, інтегрованого з магнітно-резонансним спектрометром і лазером, що дає можливість вести моніторинг динаміки метаболітів мозку in vivo у реальному часі. Як зовнішній чинник дії на клітини мозку вибрано монохроматичне світло з саме наведеними фізичними параметрами. Як джерело монохроматичного світла використовують багатоканальний імпульсний фемтосекундний лазер із змінною довжиною хвилі випромінювання у ближньому ультрафіолетовому діапазоні, що є оптимальним для даної задачі. У запропонованому способі доставка світла до ділянок мозку здійснюється неінвазивним та інвазивним способом, що забезпечує точну доставку опромінення до необхідної ділянки мозку. Корисна модель пояснюється ілюстраціями, на яких зображено: Фіг. 1 - фото білих нелінійних щурів з перевитою карциномою Герена. Фіг. 2 - фото лазерного комплексу на основі імпульсного фемтосекундного лазера із змінною довжиною хвилі. 2 UA 120681 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Фіг. 3 - фото обладнання для транспортування лазерного випромінювання до біологічного об'єкта. Фіг. 4 - фото неінвазивного опромінення мозку новонародженого щура через тім'ячко черепної кістки. Черепна кістка залишається неушкодженою. Фіг. 5 - фото неінвазивного опромінення мозку через ґратчасту кістку носової порожнини на прикладі собаки. Фіг. 6 - фото інвазивного способу імплантації оптичного волокна в мозок за допомогою хірургічної операції з використанням стереотаксичного устаткування. Фіг. 7 - фото дорослого щура з оптичним волокном імплантованим у 3-й шлуночок Гіпоталамуса. Фіг. 8 - фото інвазивного опромінення мозку дорослого щура через отвір діаметром 3 мм в кістках черепа на кордоні тім'яних і потиличної кісток. Мозкова оболонка залишається не ушкодженою. Спосіб проявляє високу ефективність, підтверджену в модельних експериментах з тваринами-пухлиноносіями. Для здійснення корисної моделі використовували тварин-пухлиноносіїв - білих нелінійних щурів (Фіг. 1). Як джерело світла використовували лазерний комплекс на основі імпульсного фемтосекундного лазера із змінною довжиною хвилі (Фіг. 2). Опроміненню піддавали ділянки мозку незалежно від гістогенезу та локалізації злоякісних новоутворень. Опромінення ділянок мозку проводили монохроматичним світлом низької 2 інтенсивності з щільністю потужності в діапазоні 5-70 мВт/см , в імпульсному режимі з тривалістю імпульсів 140 фс і частотою повторення 70 Мгц в діапазоні 380-400 нм, опромінення ділянок мозку монохроматичним світлом проводили одноразово або протягом декількох сеансів, впродовж 5-70 хвилин кожний. Доставку монохроматичного світла в ділянки мозку здійснювали неінвазивним або інвазивним способом. При неінвазивному способі доставки монохроматичного світла в ділянки мозку використовували оптичний коліматор, який з'єднувався з лазером за допомогою оптичного волокна (Фіг. 3). Оптичний коліматор забезпечує формування світлової плями заданого діаметра на поверхні голови щура (Фіг. 4). У разі застосування неінвазивного способу використовували спеціальні канали в голові тварини для проникнення світла в мозок. В ранній постнатальний період розвитку, як такий канал використовували тім'ячко - отвір в голові, який не закритий черепною кісткою. Для формування світлової плями заданого діаметра на поверхні тім'ячка, застосовували оптичний коліматор, у вхідний отвір якого входить лазерний промінь, а на його виході формується світлова пляма потрібного діаметра (Фіг. 4). Крім тім'ячка, для неінвазивного способу доставки світла в мозок можна використовувати ґратчасту кістку носа, яка має велику кількість мікроскопічних отворів, через які світло лазера легко проникає в мозок, при цьому лазерний промінь подається на поверхню решітчастої кістки за допомогою оптичного волокна. На Фіг. 5 показана схема транспортування світла до решітчастої кістки на прикладі собаки. Інвазивний спосіб доставки монохроматичного світла в різні ділянки мозку потребує здійснення спеціальної нейрохірургічної операції (Фіг. 6) для створення отвору в черепній кістці, через який світло транспортується до різних ділянок мозку. Транспортування світла через отвір в черепній кістці здійснюється через оптичне волокно, яке встановлюється в отворі (Фіг. 7), або за допомогою оптичного коліматора, який формує світлову пляму потрібного діаметра безпосередньо на отворі черепної кістки (Фіг. 8). Модельний експеримент з тваринами-пухлиноносіями, який підтверджує ефективність запропонованого способу. У онкології основним показником ефективності методів лікування злоякісних новоутворень є збільшення тривалості життя після застосування способу лікування. Головною метою експериментів була демонстрація ефективності пропонованого способу на основі реєстрації збільшення тривалості життя тварин-пухлиноносіїв після опромінення їх мозку запропонованим способом. У експериментах використовувалися новонароджені та дорослі білі нелінійні щури, яким прищеплювалися клітини карциноми Герен. В експериментах з новонародженими щурами опромінення мозку проводилось неінвазивним способом через тім'ячко черепної кістки (Фіг. 4). В експериментах з дорослими щурами опромінення мозку проводилось інвазивним способом через отвір діаметром 3 мм в кістках черепа на кордоні тім'яних і потиличної кісток, без пошкодження твердої мозкової оболонки (Фіг. 8). 3 UA 120681 U 5 10 15 20 25 30 35 Опромінення мозку модельних тварин проводилося через 24 години після перевивання клітин карциноми Герен з використанням лазерного комплексу (Фіг. 2). Опис протоколу лазерного способу лікування тварин-пухлиноносіїв. 1. Діапазон довжин хвиль лазерного опромінення 382-384 нм. 2. Використовується монохроматичне світло в імпульсному режимі з тривалістю імпульсів 140 фс і частотою повторення 70 МГц. 2 3. Щільність потужності світла: 40-70 мВт/см . 4. Для новонароджених щурів опромінення проводилося неінвазивно крізь кістку черепа у місці тім'ячка (Фіг. 4). Для дорослих щурів опромінення проводилось інвазивно через отвір в черепній кістці діаметром 3 мм без ушкодження поверхні мозку (Фіг. 8). 5. Час опромінення - 15 хвилин. 6. Кількість сеансів опромінення - один. 7. Опромінення мозку модельних тварин проводилося через 24 години після перевивання клітин карциноми Герен. Результати експериментів, що підтверджує можливість застосування пропонованого способу в практичній медицині. 1. Лазерне лікування новонароджених щурів з перевитою карциномою Герен. В експерименті брали участь дві групи щурів з перевитою карциномою Герен: - контрольна група із 7-ми щурів; 2 - група з опроміненим мозком із 8-ми щурів, щільність потужності опромінення - 70 мВт/см . На графіку 1 представлені результати експерименту. 2. Лазерне лікування дорослих щурів з перевитою карциномою Герен. Опромінення мозку проводилось інвазивним способом через отвір діаметром 3 мм в кістках черепа на кордоні тім'яних і потиличної кісток, без пошкодження твердої мозкової оболонки (Фіг. 8). 2 Щільність потужності опромінення -70 мВт/см . Результат: Середня тривалість життя дорослих щурів після лазерного опромінення мозку зросла на 50 % з 24 діб до 36 діб. Висновок: Середня тривалість життя щурів-пухлиноносіїв після одноразового опромінення мозку описаними вище інвазивним та неінвазивним способами зростала на 30-50 %. При цьому пухлина знаходилась на спині тварини, в той час як об'єктом опромінення був мозок. Таким чином, модельні експерименти з тваринами-пухлиноносіями підтверджують ефективність запропонованого способу. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 60 1. Спосіб пригнічення росту злоякісних новоутворень незалежно від їх гістогенезу та локалізації, який полягає в опроміненні різних ділянок мозку монохроматичним світлом у ближньому ультрафіолетовому діапазоні спектра. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що опромінюють різні ділянки мозку монохроматичним світлом в імпульсному режимі з тривалістю імпульсів 140 фс і частотою повторення 70 МГц. 3. Спосіб за будь-яким з пп. 1-2, який відрізняється тим, що опромінюють різні ділянки мозку монохроматичним світлом протягом декількох сеансів. 4. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що опромінюють різні ділянки мозку монохроматичним світлом з тривалістю одного сеансу опромінення в діапазоні 5-20 хвилин. 5. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що опромінюють різні ділянки мозку монохроматичним світлом низької інтенсивності з щільністю потужності в діапазоні 20-70 2 мВт/см . 6. Спосіб за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що опромінюють ділянку мозку монохроматичним світлом, неінвазивним способом через ґратчасту кістку носа за допомогою оптоволоконного імпланта. 7. Спосіб за будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що опромінюють ділянку мозку монохроматичним світлом, неінвазивним способом через тім'ячко черепної кістки. 8. Спосіб за будь-яким з пп. 1-7, який відрізняється тим, що опромінюють ділянку мозку монохроматичним світлом, неінвазивним способом через тім'ячко черепної кістки, з якої знятий волосяний покрив у місці проходження проміння. 4 UA 120681 U 5 9. Спосіб за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що опромінюють ділянку мозку монохроматичним світлом, інвазивним способом через отвір у тім'ячку черепної кістки, в який встановлюють оптоволоконний імплант. 10. Спосіб за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що опромінюють ділянку мозку монохроматичним світлом, інвазивним способом через оптоволоконний імплант, який проходить через отвір у черепній кістці і встановлюється у гіпоталамусі. 11. Спосіб за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що опромінюють ділянку мозку монохроматичним світлом, інвазивним способом за допомогою оптоволоконного імпланта, який проходить до мозку через кровоносні судини тіла і мозку без ушкодження кістки черепа. Графік 1. Тривалість життя щурів-пухлиноносіїв з перевитою карциномою Герен після лазерного лікування мозку (штрих) в порівнянні з контрольною групою щурів (суцільна) Результат: Середня тривалість життя новонароджених щурів-пухлиноносіїв після лазерного опромінення мозку зросла на 29 % з 17 діб до 22 діб. 5 UA 120681 U 6 UA 120681 U 7 UA 120681 U 8 UA 120681 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9