СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ОПУХОЛЕЙ Российский патент 1994 года по МПК A61N5/00 

Изобретение относится к области медицины, а именно к радиобиологическим основам лучевой терапии опухолей.

Известен способ определения радиочувствительности опухолевых клеток по их выживаемости в культуре ткани.

Недостаток способа заключен в том, что с его помощью невозможно определить радиочувствительность опухоли непосредственно в организме животного, где радиочувствительность зависит от процессов взаимодействия между опухолью и организмом-опухоленосителем.

Известен также способ определения радиочувствительности опухолевых клеток, облученных in vivo, при их последующем выращивании в культуре.

Недостаток метода в том, что он достаточно трудоемок из-за необходимости выращивания клеток в культуре и, кроме того, он эффективен только для опухолей, хорошо растущих in vivo и in vitro.

Наиболее близким к заявляемому является способ, который заключается в том, что опухоль прививают 5 группам животных, определяют время удвоения объема опухолей и однократно облучают их в каждой группе соответственно дозами: 10, 20, 30, 40 и 50 Гр. После облучения через каждые 2-3 дня в течение 21 сут измеряют объем опухолей в каждой группе животных. По экспоненциальным участкам кривых регрессии опухолей, облученных дозами 40 и 50 Гр, определяют скорость элиминации погибших опухолевых клеток. С помощью всей полученной информации по уравнениям роста опухолей после облучения определяют параметры радиочувствительности опухолевых клеток.

Недостаток известного способа состоит в его значительной трудоемкости, что проявляется в следующем:
- опухоль необходимо прививать 5 группам животных, что приводит к большому объему работы;
- необходимость измерения объема опухоли через каждые 2-3 дня в течение 21 сут после облучения также придает громоздкость способу;
- необходимость измерения скорости элиминации опухолевых клеток существенно увеличивает объем работы;
- при обработке экспериментальных результатов используют сложные трансцендентные уравнения, из которых радиобиологические параметры, характеризующие радиочувствительность опухоли, не могут быть выражены в явном виде. Поэтому для определения радиочувствительности опухолей известным способом необходимо использовать ЭВМ с программой, обеспечивающей решение системы трансцендентных уравнений.

Кроме того, известный способ применим только для редкоионизирующего излучения с относительной биологической эффективностью (ОБЭ), близкой к единице. Для излучений с ОБЭ, существенно превышающей единицу (например, для нейтронов с ОБЭ≥ 3), неприемлем режим облучения, применяемый в известном способе, поскольку использование при нейтронном облучении указанных в нем поглощенных доз в 2 и более раз увеличивает сроки наблюдения за опухолью, необходимые для получения нужной информации. Более того, возможна полная гибель всех опухолевых клеток, что вообще делает невыполнимой задачу определения их радиочувствительности.

Цель изобретения состоит в снижении трудоемкости и длительности способа определения радиочувствительности опухолей.

Это достигается тем, что в предлагаемом способе опухоль прививают экспериментальным животным, определяют время удвоения Т_о ее объема и при объеме V_o опухоль однократно облучают, после чего измеряют ее объем.

В отличие от известного, в предлагаемом способе опухоль прививают только двум группам животных и в первой группе ее облучают поглощенной дозой 3,5 Гр ≅D₁ ≅6,5 Гр, во второй - дозой (D₁ + 1,5)Гр≅ D₂ ≅8 Гр, а объем опухоли V₁ и V₂ у обеих групп животных измеряют однократно через время t_n = 2,2 x D₂ (сутки) и радиобиологические параметры D₀ и n, характеризующие радиочувствительность опухоли, определяют по формулам:
D_o= . (1)
n= exp - 0,0722D₂-D/T (2)
Существенные отличия предлагаемого способа от прототипа и других аналогичных решений состоят в следующем.

У заявляемого способа имеется свойство, не совпадающее со свойствами известных решений, а именно: в предлагаемом способе в 7-10 раз сокращается число измерений объема опухоли после ее облучения и в 1,2-1,9 раз уменьшается длительность процесса определения радиочувствительности опухоли.

Заявляемый способ имеет признаки, неизвестные для аналогичных решений:
- опухоль прививают двум группам животных;
- в первой группе опухоль облучают дозой 3,5 Гр ≅ D₁ ≅ 6,5 Гр, а во второй группе дозой (D₁ + 1,5) Гр ≅ D₂ ≅ 8 Гр;
- объем опухоли V₁ и V₂ у обеих групп животных измеряют однократно через t_n = 2,2 D₂ (суток) после облучения;
- радиобиологические параметры D₀ и n, характеризующие радиочувствительность, вычисляют по неизвестным в научной литературе соотношениям (1) и (2).

Таким образом, предлагаемый способ определения радиочувствительности опухолей соответствует критерию "новизна" и критерию "существенные отличия".

Способ осуществляют следующим образом. Экспериментальную опухоль прививают двум группам животных и наблюдают за ее развитием. Известно, что рост опухоли хорошо описывается с помощью экспоненциальной зависимости. Поэтому время удвоения объема опухоли определяют по формуле
T_o= (3) где V_к - минимальный контролируемый объем опухоли;
V₀ - объем опухоли через время t после измерения объема V_к.

В момент достижения опухолью объема V₀ ее облучают в первой группе животных нейтронами в дозе 3,5 Гр ≅D₁ ≅ 6,5 Гр, а во второй группе в дозе (D₁ + 1,5) Гр ≅ D₂ ≅ 8 Гр. Нижняя граница дозы облучения, равная 3,5 Гр, выбрана так, чтобы доза облучения для любого типа опухоли была всегда больше величины Dq = D₀ l_n(n), где D₀ и n - известные радиобиологические параметры, характеризующие радиочувствительность опухоли. Указанное ограничение дает возможность объем непораженной опухолевой ткани определять по формуле:
V = V₀ ˙n ˙ exp(-D/D₀) (4) что существенно упрощает дальнейшую процедуру определения D₀ и n.

Верхняя граница доз D₁ и D₂ выбрана так, чтобы наблюдение за опухолью после ее облучения не было излишне длительным.

Объем опухоли после облучения в первой группе (V₁) и во второй группе (V₂) измеряют через время
t_n = 2,2 D₂ (5) Эмпирическое соотношение (4) получено на основе обработки большого количества экспериментальных данных. Для нахождения t_n в сутках дозу D₂ в (4) следует подставлять в Грэях.

Благодаря выбору времени t_n в соответствии с формулой (5), измерение объема V₁ и V₂ приходится на тот период развития опухоли, когда уже завершен процесс эллиминации погибших опухолевых клеток, что исключает необходимость измерения скорости элиминации. Для двух групп животных можно записать систему уравнений:
₍₆₎ (6) где γ- параметр, учитывающий задержку деления опухолевых клеток после радиационного воздействия. Параметр γ в предлагаемом способе, как и в известном, берут из усредненных литературных данных.

Решая систему (6) для радиобиологических параметров D₀ и n, характеризующих радиочувствительность опухоли, можно получить выражения:
(7)
n= exp - 0,0722D₂-D/ T (8)
После того, как измерены V₁ и V₂ по формулам (7) и (8) определяют радиобиологические параметры D₀ и n, характеризующие радиочувствительность опухоли.

При выводе уравнений (7) и (8) из системы (6), на основании литературных данных, принято γ = 0,1 сут/Гр.

Конкретный пример осуществления способа при определении радиочувствительности к нейтронному излучению меланомы В16.

Меланома В16 была привита двум группам мышей линии С₅₇Вl₆. При развитии опухоли до облучения с помощью формулы (3) было определено, что время удвоения ее объема Т_о = 3,4 (сутки). При объеме V₀ = 500 мм³ опухоль в обеих группах животных была облучена быстрыми нейтронами, полученными на циклотроне У-120. При этом в первой группе животных поглощенная доза в опухоли была равна D₁ = 6 Гр, а во второй группе - D₂ = 8 Гр. Через время t_n = 2,2 D₂ ≈18 cут в обеих группах животных был измерен объем опухоли, который оказался равным V₁ = 1000 мм³; V₂ = 350 мм³. Все измеренные величины были подставлены в формулы (6) и (7), по которым было определено, что радиобиологические параметры, характеризующие радиочувствительность меланомы В16 к нейтронному излучению, равны следующим величинам: D₀ = 1,98 Гр; n = 1,25.

Таким образом, предложен способ определения радиочувствительности перевивных опухолей к нейтронному излучению. Способ позволяет при определении радиочувствительности опухоли in vivo в (7-10) раз уменьшить объем выполняемой работы по сравнению с известными способами. Он также существенно снижает длительность процесса определения радиочувствительности. Уменьшение количества необходимых для исследования животных, уменьшение времени работы дорогостоящей излучательной техники приводит к существенному снижению стоимости определения радиочувствительности опухоли.

Способ обеспечивает оперативное определение радиочувствительности перевивных опухолей при воздействии на них нейтронами - частицами, ОБЭ которых в несколько раз больше единицы.

Таким образом, предлагаемый способ определения радиочувствительности опухолей обладает по сравнению с известными аналогами существенными отличиями и новизной. Он также обладает полезностью, поскольку позволяет эффективно изучать фундаментальные свойства опухолей.

Способ определения радиочувствительности опухолей при нейтронном облучении относится к области медицины, а также к радиобиологическим основам лучевой терапии опухолей. Цель изобретения состоит в снижении трудоемкости процесса определения радиочувствительности опухолей. Новизна предлагаемого способа заключается в том, что для достижения поставленной цели опухоль прививают двум группам животных и в первой группе ее облучают поглощенной дозой (3,5 Гр≅ D₁≅ 6,5 Гр) , во второй - дозой (D₁+1,5 Гр)≅ D₂≅ 8 Гр , а объем опухоли V₁ и V₂ у обеих групп животных измеряют однократно через время t_n = 2,2 D₂ (сутки) и радиобиологические параметры D_o и n, характеризующие радиочувствительность опухоли опеределяют по формулам: где T_o - время удвоения объема опухоли; V_o - объем опухоли в момент ее облучения.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ОПУХОЛЕЙ, включающий нейтронное облучение, при этом опухоль прививают экспериментальным животным, определяют время T₀ удвоения ее объема и при объеме V₀ опухоль однократно облучают, после чего измеряют ее объем, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости процесса, опухоль прививают двум группам животных и в первой группе ее облучают поглощенной дозой 3,5 Гр < D₁ < 6,5 Гр, во второй - дозой (D₁ + 1,5) Гр < D₂ < 8 Гр, а объемы V₁ и V₂ опухоли у обеих групп животных измеряют однократно через время t_n = 2,2 · D₂ (сутки) и радиобиологические параметры D₀ и n, характеризующие радиочувствительность опухоли, определяют по формулам
D₀ = (D₂ - D₁) / (ln (V₁/V₂) - 0,07 · (D₂ - D₁) / T₀f;
n = (V₁ / V₀) · exp [(D₁/D₀) - 0,07 · (22D₂ - D₁) / T₀],
где D₀ и n - радиобиологические параметры, характеризующие радиочувствительность опухолей (n - экстраполяционное число, D₀ - доза, при которой остаются выжившими 37% клеток на экспоненциальном участке кривой выживаемости).