История фотодинамической терапии

Лечебные свойства света были описаны еще греками. Геродот по-праву считается отцом гелиотерапии. Однако, первые удачные попытки разобраться, в чем тут суть и усилить этот лечебный эффект датируются лишь началом текущего столетия. Фототоксический эффект ряда природных красителей, представляющих собой сопряженные макроциклы (эозин, порфирины, псоралены и т.д.), был открыт в 1898 г. студентом - медиком Оскаром Раабом, работавшим под руководством проф. фон Таппайнера в Мюнихе, Германия, на примере красителя акридина. Этот краситель при облучении его в растворе монохроматическим светом с длиной волны, попадающей в диапазон поглощения красителя, обнаружил способность убивать микроорганизм paramecia. При отсутствии облучения разрушения клеток не происходило. Метод сразу же был испробован для лечения ряда грибковых заболеваний кожи, причем с определенным успехом, о чем имелись сообщения в I903-I907 гг. В 1903 году на примере лечения рака кожи было впервые успешно продемонстрировано совместное действие красителя эозина и света.

Такие природные красители получили название фотосенсибилизаторов (ФС), (fon Tappeiner, 1903), а сам метод - название фотодинамической терапии (fon Tappeiner, 1904). Первоначально эти термины распространялись на все процессы, в которые были вовлечены фотосенсибилизатор, живая ткань (клетка) и процедура облучения; позже (Blum,1941) понятия фотосенсибилизатор и фотодинамическая терапия (ФДТ) стали применять только при описании процессов, где при возбуждении макромолекулы в механизме разрушения клетки оказывался задействованным активный кислород.

В 1911 году начались первые эксперименты с гематопорфирином, выделяемым из крови, и с тех пор этому порфирину уделялось основное внимание экспериментаторов. Так, в конце 40-х годов было обнаружено, что гематопорфирин обладает повышенным сродством к раковым тканям. Возникла догадка, что весьма ненадежный фактор селективности, выражающийся в указанном определенном сродстве к опухолям, может быть дополнен также вторым фактором - тем, что процессы деструкции тканей не начинаются до тех пор, пока молекула фотосенсибилизатора не будет переведена в возбужденное состояние путем облучения светом с точно определенной длиной волны. Это облучение может быть проведено строго локально по месту опухоли. Решающим условием является облучение в том диапазоне длин волн, в котором не поглощают природные биополимеры, макроциклы (например, гем эритроцитов крови) и вода (600 - 1200 нм). Для производных гематопорфирина это поглощение имеется в области 630 нм. Сообщение о первом успешном случае совместного применения гематопорфирина, локализованного в опухоли, и света сделали Auler и Banzer в 1943 г. В середине 50-х годов S.Schwartz и сотрудники (Израиль) предположили, что селективная флюоресценция злокачественных тканей после системного введения гематопорфирина-IX связана вовсе не с ним, а с примесями к нему, так как чистый гематопорфирин-IX получить непросто. R. Lipsоп и другие в 1960-67 годах усилили сродство гематопорфирина к опухолевой ткани, получив путем его химической модификации так называемый гематопорфирин-дериват (HpD), hematoporphyrin derivative, - сложную водорастворимую смесь мономера, димера и олигомеров гематопорфирина с высокой степенью агрегации макроциклов, причем характер сшивок между отдельными молекулами не был ясен. Gregarie и другие в 1968 году показали, что HpD, при его внутривенном или внутрибрюшинном введении, в значительных количествах концентрируется в сквамозных клетках карцином и аденокарцином, связываясь со структурами, избыточными в опухолях по сравнению с нормальными тканями.

В 1972 г. I. Diamond и сотрудники (Калифорнийский Университет) критически осмыслили терапевтическое действие HpD на примере мышиной глиомы, показав, что длительное освещение сенсибилизированных им опухолей приводит к их деструкции Фотохимическая активность HpD была обоснована Weishaupt в 1978 году. С HPD много экспериментировали, в том числе, благодаря Dougherty группе исследователей из Мемориального института Розвелл Парк (США). Так, в 1977-78 гг. эта группа исследователей сообщила о предварительных результатах ФДТ 25 пациентов с рекуррентным раком кожи, использовав смесь соединений, полученных по методике S. Schwatrz - HpD. Впоследствии такая смесь получалась по методике Schwartz-Lipson (1961) с модификацией Dougherty (1979), смысл которой состоит в дополнительном использовании раствора щелочи, как агента, способствующего оптимальному протеканию олигомеризации. В 1983 году Keseel и Сhou значительно повысили локализуемость HpD в опухолях, исключив путем высокоэффективной жидкостной хроматографии фракцию мономеров, оказавшуюся неэффективной.

Наконец, HpD был путем мембранной фильтрации (а впоследствии - гель-хроматографии) подвергнут разделению на фракции с различной молекулярной массой и было показано, что наибольшей активностью при ФДТ обладает фракция, содержащая в основном тримеры. Полученный препарат был запатентован Т. Dougherty, K. Weishaupt и W. Potter, получив название "Фотофрин I" и, впоследствии, "Фотофрин II" (фракция, обогащенная олигомерами). "Фотофрин I" в 1976 - 1983 годах применялся для временного облегчения эндобронхиaльных и пищеводных обструкций, а также для лечения ракаов мочевого пузыря, кожи и головного мозга; в настоящее же время этот препарат уже не используется в связи с его низкой эффективностью. "Фотофрин II" - это единственный препарат, разрешенный с 1992 года во многих странах мира для клинического применения при лечении онкологических заболеваний ряда этиологий. Группа российских исследователей (Я. В. Гавриленко, А. Ф. Миронов и др., 1982 г.) использовала для диагностики рака гематопорфирин-IX. А. Нокелем, А. Нижником и А. Мироновым (МИТХТ им. М. В. Ломоносова, Москва) в 1982-1994 годах был разработан первый российский ФС - "Фотогем", аналогичный "Фотофрину I", и получено разрешение на его клиническое применение в России в 1999 г. Впервые водорастворимые производные хлорофилла предложил использовать для медицинских целей E. Snyder (США) в 1942 г. При пероральном или внутривенном применении хлориновых смесей, в основном содержащих хлорин р6 (R1=Vi, R2=COOH, R3=COOH, R4=COOH) (Рис.1, поз.1), были отмечены низкая токсичность, гипотензивное, антисклеротическое, спазмолитическое, обезболивающее, противоревматоидное действие, что послужило основанием к использованию водорастворимых хлоринов для профилактики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний, атеросклероза, ревматоидного артрита. Первое упоминание об использовании производных хлоринового ряда для ФДТ касается производных феофорбида α (R1=Vi, R2=COOH, R3=COOMe) (Рис.1, поз.2), которые относятся к хлоринам. Некоторые из них были запатентованы в качестве потенциальных ФС для ФДТ в 1984 г. в Японии (I. Sakata и сотрудники).

В научной литературе об использовании производных хлоринового ряда для ФДТ было заявлено в 1986 г., когда группа авторов из США (J. Bommer, Z. Sveida и B. Burnham), исходя из оценки перспективности свойств хлорина е6 (R1=Vi, R2=COOH, R3=CH2COOH, R4=COOH), сообщила о результатах своего поиска ФС, удовлетворяющего важнейшим требованиям ФДТ, а именно хорошей туморотропности и интенсивному поглощению в длинноволновой красной области спектра. Выбор был остановлен на моно-L-аспартил хлорине е6 (МАСЕ) (R1=Vi, R2=COAsp, R3=CH2COOH, R4=COOH), который в настоящий момент находится на завершающей стадии клинических испытаний в Японии. Одновременно в США J. Bommer и B. Burnham для японской компании Nippon Petrochemicals Company был заявлен для патентования ряд функционализированных производных хлорина е6 и бактериофеофорбида α (R=COOH) (Рис.1, поз.3) как ФС для ФДТ. В 1994 - 2001 годах в России А. В. Решетниковым была разработана технология извлечения из растительного сырья, в частности, из микроводорослей рода Spirulina, комплекса биологически активных хлоринов, которые содержат в качестве основного компонента хлорина е6, фотоцитотоксическое действие которого на опухоль усиливается, а общие фармакологические показатели - улучшаются - за счет двух других природных хлоринов, содержащихся в экстракте.

Активное вещество хлоринов, в виде 7%-ного водного раствора (жидкого экстракта), представляет собой субстанцию "Радахлорин", используемую для приготовления различных лекарственных форм, в том числе "Раствора радахлорина для внутривенного введения" и "Геля радахлорина для наружного применения". В настоящее время проводится направленный поиск таких ФС не только среди природных соединений - хлоринов, бактериохлоринов, пурпуринов, бензопорфиринов, но и среди синтетических производных - хлоринов, тексафиринов, этиопурпуринов, нафтало- и фталоцианинов. При этом особый интерес представляют ФС, обладающие способностью не только быстро накапливаться в опухолях, но и с высокой скоростью катаболизма. Со временем, как показывает история химиотерапии опухолей, будет создан банк ФД препаратов адресного спектра применения, адаптированных к определенным нозологическим формам рака.