Фотодинамическая терапия: мягкое уничтожение рака с помощью видимого света

Вы, вероятно, знакомы с рентгеновской лучевой терапией для лечения рака. Но знаете ли вы, что рентгеновские лучи — это ионизирующее излучение, которое может не только убить раковые клетки, но и повредить многие ткани? Simphotek и другие компании используют ближний инфракрасный или «мягкий» видимый свет, длина волны которого длиннее, чем у рентгеновских лучей, и имеет гораздо меньшую энергию, поэтому он вызывает меньше побочных эффектов.

Новый терапевтический метод, известный как фотодинамическая терапия (ФДТ), может сделать именно это. ФДТ не вызывает тошноты, как химиотерапия, не повреждает обычные ткани, как рентгеновское излучение, и не требует удаления или повреждения частей тела, как хирургическое вмешательство.

ФДТ использует свет (обычно излучаемый лазером), светочувствительное лекарственное средство и молекулярный кислород, чтобы вызвать множественные каскадные события, которые генерируют цитотоксический агент, синглетный кислород, который убивает раковые клетки. Существуют различные формы лечения ФДТ, включая наружную лучевую или поверхностную (EB-PDT), внутриполостную или интраоперационную (icavPDT) и интерстициальную (I-PDT). Первый метод используется в основном при кожных заболеваниях и раковых заболеваниях, когда препарат наносится поверхностно, а обработанный участок подвергается воздействию света. icav-PDT обычно проводится после хирургической процедуры, такой как операция на легких, когда полость либо присутствует, либо образуется в результате операции.

Светочувствительный препарат вводится в организм и «активируется» лучом лечебного лазера. I-PDT используется для лечения солидных раковых опухолей, расположенных глубже в организме, таких как мозг, пищевод, мочевой пузырь, голова и шея, холангиокарцинома, легкие и простата. Свет проходит через ткани всего на несколько миллиметров, поэтому для успешного лечения необходимо добавить еще один механизм. В этих методах лечения используются цилиндрические рассеивающие оптические волокна, которые туннелируют свет от внешних лазеров непосредственно в опухоли и равномерно распределяют его в раковых областях.

Количество доставляемого видимого света имеет значение, поскольку оно должно быть выше терапевтического порога, установленного предыдущими и текущими клиническими исследованиями. Поскольку практически невозможно провести измерения повсюду внутри опухоли, чтобы убедиться, что доза света подается правильно, перед началом лечения выполняется компьютерное моделирование, основанное на передовых математических моделях распространения света в тканях человека. EB-PDT можно проводить без обширного математического моделирования, но последние два типа фотодинамической терапии требуют расширенного математического моделирования, чтобы определить, доставляется ли заданное количество света в различные участки опухоли, чтобы его было достаточно для уничтожения раковых клеток. .

Simphotek получил поддержку Национального института здравоохранения США (NIH) в создании такого инструмента моделирования солидного рака, который называется Dosie™.

Существует несколько методов моделирования, которые могут моделировать определенные аспекты процесса фотодинамической терапии, но они не охватывают всего, что необходимо для полного моделирования лечения рака. Насколько нам известно, Dosie является первым комплексным инструментом для моделирования процесса ФДТ, включая перенос света, взаимодействие лекарств и молекулярного кислорода для создания цитотоксического агента, синглетного кислорода, который убивает рак. Лечение рака является сложным процессом и, как и лучевая терапия, требует передового компьютерного моделирования.

Начиная с КТ или МРТ опухоли, создается подробная 3D-модель опухоли и ее окружения. Используя современную 3D-графику, Дози может направлять врача практически в реальном времени во время лечения icav-PDT или I-PDT, чтобы визуализировать часть опухоли, которая получает терапевтическую дозу видимого света, чтобы обеспечить равномерный свет. доставка. Одним из преимуществ использования Dosie является его способность оценивать не только традиционную дозу света, но и современную дозу ФДТ (которая включает изменение концентрации препарата в опухоли) и дозу синглетного кислорода (которая оценивает количество агента, убивающего рак, и его распределение). Наиболее распространенным типом PDT является EB-PDT, на который приходится большая часть мирового рынка PDT. Ожидается, что к концу 2031 года общий объем рынка достигнет более 15,1 млрд долларов США, а среднегодовой темп роста составит 13,5% в период с 2022 по 2031 год (1).