КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 25-75-10156
НазваниеОптико-спектроскопический контроль фотодинамической терапии фотосенсибилизированных злокачественных опухолей шейки матки на начальных стадиях развития
Руководитель Алексеева Полина Михайловна, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук" , г Москва
Конкурс №111 - Конкурс 2025 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными, приоритетного направления деятельности Российского научного фонда «Поддержка молодых ученых»
Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-601 - Физические воздействия в медицине
Ключевые слова Органосохраняющее лечение, персонализированная фотодинамическая терапия, преинвазивный рак шейки матки, флуоресцентная диагностика, спектрально-разрешенная визуализация, фотосенсибилизаторы, численное моделирование, диффузное отражение, светорассеяние
Код ГРНТИ76.00.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Ранее мы разработали методы диагностики и лечения, а также усовершенствовали инструменты и программное обеспечение для контроля за процессом фотодинамической терапии (ФДТ) дисплазий и преинвазивного рака шейки матки. Полученные нами результаты превышали по эффективности российские и зарубежные исследования и были опубликованы в высокорейтинговых журналах с квартилем Q1-Q2 [1-6]. Однако злокачественные опухоли не были включены в цикл исследований из-за сложности оценки достаточности ФДТ воздействия на опухоли шейки матки по глубине. Пилотное исследование [4] показало высокую эффективность метода фототераностики преинвазивного рака шейки матки, поэтому он может быть применим для монотерапии ранних стадий злокачественных опухолей. Предраковые и раковые заболевания шейки матки имеют значительные различия в оптических свойствах, распределении фотосенсибилизатора (ФС) в тканях, степени оксигенации гемоглобина, кровенаполненности и специфическом иммунном отклике. В дальнейших исследованиях необходимо разработать новый метод и улучшить оборудование для диагностики и лечения злокачественных опухолей шейки матки с учётом этих особенностей. При ФДТ злокачественных опухолей шейки матки часто возникает проблема оценки достаточности воздействия, которое зависит от оптических свойств тканей; энергетических параметров лазерного излучения (длины волны, диаметра пятна, плотности мощности и энергии); типа и концентрации ФС; эффективности микроциркуляции крови, кровенаполненности и степени оксигенации гемоглобина. Применение стандартного протокола ФДТ у всех пациентов без мониторинга параметров ткани приводит к недостаточному облучению опухолей по глубине или поверхностным термическим повреждениям ткани. Это часто приводит к рецидивам заболевания или продолженному росту опухоли. В настоящее время нет точного метода определения достаточной дозы ФДТ у каждого пациента в зависимости от особенностей опухоли. Для эффективной ФДТ злокачественных опухолей шейки матки часто повышают дозы ФС или плотность энергии лазерного излучения, увеличивая время облучения. Высокая доза ФС увеличивает кожную фототоксичность и значительно снижает глубину воздействия при терапии и интенсивность флуоресценции ФС при флуоресцентной диагностике за счет эффекта “внутреннего экранирования”. В рамках проекта будет разработан новый персонализированный метод ФДТ злокачественных опухолей шейки матки с возможностью непрерывного мониторинга оптических, флуоресцентных свойств тканей, оксигенации гемоглобина и кровенаполненности опухолей в процессе терапии, который позволит в режиме реального времени корректировать энергетические параметры лазерного излучения при необходимости. Также в рамках проекта будут определены пороговые значения энергетических параметров ФДТ злокачественных тканей шейки матки, что позволит достичь достаточного лазерного облучения всего объема опухоли, избежать термических и некротических повреждений и минимизировать неблагоприятные явления. В результате проведенных исследований будет подготовлен клинически апробированный протокол ФДТ злокачественных опухолей шейки матки, который повысит эффективность терапии и минимизирует риски рецидивов заболеваний за счет оптимизации энергетических параметров фотодинамического воздействия на опухоли в зависимости от глубины поражения и благодаря точному контролю изменения состояния тканей в процессе терапии. Это позволит избежать повышения доз ФС и энергии, снизив фототоксичность и избежав эффекта «внутреннего экранирования». Реализация метода в клинической практике повысит выживаемость пациентов.
Список литературы:
1. Alekseeva P. et al 2020. Laser Physics Letters, 17(10), 105602.
2. Efendiev K. et al 2021. Laser Physics Letters, 18(6), 065601.
3. Gilyadova A. et al 2022. Cancers, 14(1), 211.
4. Gilyadova A. et al 2022. Biomedicines, 10(10), 2521.
5. Gilyadova A. et al 2024. Photodiagnosis and Photodynamic Therapy, 46, 104060.
6. Alekseeva P. et al 2024. Photodiagnosis and Photodynamic Therapy, 46, 104177.
Ожидаемые результаты
Повышение качества методов высокотехнологичной диагностики и терапии имеет приоритетное значение для развития персонифицированной медицины. Проект направлен на исследование механизмов изменения профиля распространения лазерного излучения с различными энергетическими параметрами в тканях злокачественных опухолей шейки матки человека при изменении их оптических свойств в процессе фотодинамического воздействия, с целью увеличения эффективности терапии.
Рак шейки матки человека остается одной из самых актуальных проблем в онкогинекологии. В общей структуре онкологической заболеваемости женщин злокачественные опухоли шейки матки составляют около 20% и стабильно занимают 2-е место среди поражений органов репродуктивной системы после рака эндометрия. В России в течение последних десятилетий ежегодно выявляют до 15 тыс. больных раком шейки матки, что составляет около 6–7% от общего числа онкологических больных.
Многообещающим органосохраняющим методом лечения новообразований шейки матки является фотодинамическая терапия (ФДТ), поскольку обеспечивает увеличение медианы выживаемости пациентов по сравнению с химиотерапией или лучевой терапией, так эффективность ФДТ в ряде случаев составляет 70-90%.
Актуальность проблемы, на решение которой направлен проект, обусловлена распространенным применением одного и того же стандартного протокола лечения методом ФДТ с заранее заданной плотностью мощности и плотностью энергии лазерного излучения без учета изменяющихся в процессе лазерного облучения оптических свойств тканей шейки матки и распределения ФС в них, что может приводить к различным по эффективности результатам лечения и, в конечном итоге, к бесплодию.
Для решения поставленных задач будет использован комплексный подход, начиная от численного моделирования распространения лазерного излучения с различными энергетическими параметрами в модельных средах с вариабельными оптическими свойствами, характерными для тканей злокачественных опухолей шейки матки, и моделирования глубины фотодинамического воздействия на ткани шейки матки, и заканчивая клинической апробацией разработанного метода мониторинга изменения оптических свойств злокачественных опухолей шейки матки во время лазерного облучения, с целью определения персонифицированных энергетических параметров ФДТ.
При помощи численного моделирования будет определена глубина фотодинамического воздействия лазерного излучения 635 и 660 нм при протопорфирин IX (PpIX)- и хлорин e6 (Ce6)-опосредованной ФДТ злокачественных опухолей шейки матки с целью планирования способов доставки лазерного излучения и расчета достаточности фотодинамического воздействия. Также будет разработана модель нагрева сенсибилизированных опухолевых тканей шейки матки при их облучении лазерным излучением с различными энергетическими параметрами.
В рамках проекта будут проведены исследования на фантомах, имитирующих оптические свойства злокачественных опухолей шейки матки с целью персонификации ФДТ с одновременным мониторингом изменяющихся оптических свойств злокачественных опухолей и будет исследована жизнеспособность клеток в зависимости от различных энергетических параметров фотодинамического воздействия. На базе Университетской клинической больницы №1 Первого МГМУ им. И.М. Сеченова, совместно с сотрудниками Института кластерной онкологии им. Л.Л.Левшина, в процессе стандартных курсов терапии будет апробирован предложенный метод персонифицированной ФДТ (в рамках установленных Минздравом России клинических рекомендаций (протокола лечения) "Доброкачественные и предраковые заболевания шейки матки с позиции профилактики рака" от 2 ноября 2017 г. N 15-4/10/2-7676) злокачественных опухолей шейки матки пациентов с одновременным мониторингом изменяющихся оптических свойств ткани, оксигенации гемоглобина и кровенаполненности в них, что позволит составить справочный материал для определения оптимальных персонифицированных энергетических параметров PpIX- и Ce6-опосредованной ФДТ злокачественных опухолей шейки матки в зависимости от их изменяющихся в процессе лазерного облучения оптических свойств.
Персонификация процесса подбора энергетических параметров фотодинамического воздействия для лечения злокачественных опухолей шейки матки позволит избежать недостаточной или избыточной дозы энергии, которые могут приводить к рецидиву опухоли или термическому повреждению как опухолевой, так и здоровой ткани.