pmjТихоокеанский медицинский журналPacific Medical Journal1609-1175TGMU10.34215/1609-1175-2024-2-5-9pmj-2721Research ArticleПЕРЕДОВЫЕ СТАТЬИEDITORIALSИнновационные разработки в рамках междисциплинарных исследований: препараты для радио- и фотодинамической терапииInnovative developments in the framework of interdisciplinary research: Drugs for radio- and photodynamic therapyШуматовВ. Б.ShumatovV. B.

Владивосток

Vladivostok

https://orcid.org/0000-0002-3113-3995ШевченкоО. В.ShevchenkoO. V.

Шевченко Ольга Вячеславовна – научный сотрудник Центральной научно-исследовательской лаборатории 

690002, г. Владивосток, пр-т Острякова, 2

+7 (924) 428-17-91

Olga V. Shevchenko, researcher at the Central Research Laboratory 

2 Ostryakova Ave., Vladivostok, 690002

shevchenko.ov@tgmu.ruПлеховаН. Г.PlekhovaN. G.

Владивосток

Vladivostok

АпанасевичВ. И.ApanasevichV. I.

Владивосток

Vladivostok

МедковМ. А.MedkovM. A.

Vladivostok

СтеблевскаяН. И.SteblevskayaN. I.

Vladivostok

ТранковскаяЛ. В.TrankovskayaL. V.

Владивосток

Vladivostok

ЛебедевС. В.LebedevS. V.

Владивосток

Vladivostok

Тихоокеанский государственный медицинский университетРоссияPacific State Medical UniversityRussian FederationИнститут химии Дальневосточного отделения РАНРоссияInstitute of Chemistry of FEB RASRussian Federation2024310720240259Copyright © Шуматов В.Б., Шевченко О.В., Плехова Н.Г., Апанасевич В.И., Медков М.А., Стеблевская Н.И., Транковская Л.В., Лебедев С.В., 20242024Шуматов В.Б., Шевченко О.В., Плехова Н.Г., Апанасевич В.И., Медков М.А., Стеблевская Н.И., Транковская Л.В., Лебедев С.В.Shumatov V.B., Shevchenko O.V., Plekhova N.G., Apanasevich V.I., Medkov M.A., Steblevskaya N.I., Trankovskaya L.V., Lebedev S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.tmj-vgmu.ru/jour/article/view/2721

Широкое применение перспективного метода терапевтического сочетанного воздействия световых волн и чувствительных к ним соединений-фотосенсибилизаторов (ФС) на опухолевые клетки ограничено глубиной проникновения волн инфракрасного диапазона в ткани организма и неидеальностью свойств применяемых в медицинской практике препаратов. Активация ФС электромагнитными волнами позволяет проводить неинвазивное лечение глубоко расположенных опухолей. Причем сочетание традиционной радио- и фотодинамической терапий (ФДТ) потенциально способно снизить токсическое действие на нормальные ткани при сохранении эффективности этих методов. На сегодня механизм действия радиофотодинамической терапии (РФДТ), экспериментальные модели, а также протоколы ее проведения остаются малоизученными. В рамках настоящего обзора представлены краткие сведения о развитии метода РФДТ, а также основные научные достижения в этой области, в том числе являющиеся достижениями совместной работы ученых Тихоокеанского государственного медицинского университета и Института химии Дальневосточного отделения РАН, поддерживаемые программой стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».

Treatment strategies based on the combined action of light waves and photosensitive compounds (PS) on tumor cells are highly promising. However, their widespread application is hindered by the penetration depth of infrared waves into body tissues and the “imperfect” design of drugs used in medical practice. The PS activated by electromagnetic waves can be used for non-invasive treatment of deep-seated tumors. The combination of conventional radiotherapy and photodynamic therapy (PDT) can potentially reduce the toxic effect on normal tissues while maintaining the effectiveness of these methods. The action mechanism of radiophotodynamic therapy (RPDT), as well as the experimental models and protocols for its implementation, remain poorly understood. In this review, we present information on the evolution of the RPDT method and the main scientific achievements in this area. These also include the results obtained by joint efforts of the Pacific State Medical University and the Institute of Chemistry of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences, supported by the Priority-2030 strategic academic leadership program.

фотосенсибилизаторХлорин е6европийсамарийрадиотерапияфотодинамическая терапиямеждисциплинарные исследованияphotosensitizerchlorin E6europiumsamariumradiotherapyphotodynamic therapyinterdisciplinary researchReferencesMoghissi K, Allison RR. A narrative history of photodynamic therapy. Nanomaterials for Photodynamic Th erapy. Woodhead Publishing. 2023;1–39. doi:10.1016/B978-0-323-85595-2.00010-4Moghissi K, Allison RR. A narrative history of photodynamic therapy. Nanomaterials for Photodynamic Th erapy. Woodhead Publishing. 2023;1–39. doi:10.1016/B978-0-323-85595-2.00010-4Бейманова М.А., Петунина В.В., Шилов Б.В., Белхароева Р.Х. Сравнительный анализ эффективности фотодинамической терапии при инволюционных изменениях кожи в монотерапии и в комбинации с фотосенсибилизирующими средствами на основе хлорина E6. Клиническая дерматология и венерология. 2021;20(6):126–32. doi: 10.17116/klinderma202120061126Beimanova MA, Petunina VV, Shilov BV, Belkharoeva RKh. Comparative effi cacy analysis of photodynamic therapy for involutional skin changes in monotherapy and in combination with photosensitizing agents based on chlorin E6. Russian Journal of Clinical Dermatology and Venereology. 2021;20(6):126–32 (In Russ.)]. doi: 10.17116/klinderma202120061126Мансурова К.А., Потешкина Д.А., Антонец С.В., Солодко Т.И. Терапия с использованием ускорителей электронов. Актуальные научные исследования в современном мире. 2021;3(1):89–93.Mansurova KA, Poteshkina DA, Antonets SV, Solodko TI. Th erapy using electron accelerators. Aktual’nye Nauchnye Issledovanija v Sovremennom Mire. 2021;3(1):89–93 (In Russ.)].Сажнев Д.И., Андреев А.А., Глухов А.А. Фотодинамическая терапия. Вестник экспериментальной и клинической хирургии. 2019;12(2):141–6. doi: 10.18499/2070-478X2019-12-2-141-146Sazhnev DI, Andreev AA, Glukhov AA. Photodynamic therapy. Journal of Experimental and Clinical surgery. 2019;12(2):141–6 (In Russ.)]. doi: 10.18499/2070-478X2019-12-2-141-146Li X, Lovell JF, Yoon J, Chen X. Clinical development and potential of photothermal and photodynamic therapies for cancer. Nat Rev Clin Oncol. 2020;17(11):657–74. doi: 10.1038/s41571-020-0410-2Li X, Lovell JF, Yoon J, Chen X. Clinical development and potential of photothermal and photodynamic therapies for cancer. Nat Rev Clin Oncol. 2020;17(11):657–74. doi: 10.1038/s41571-020-0410-2Correia JH, Rodrigues JA, Pimenta S, Dong T, Yang Z. Photodynamic therapy review: principles, photosensitizers, applications, and future directions. Pharmaceutics. 2021;13(9):1332. doi: 10.3390/pharmaceutics13091332Correia JH, Rodrigues JA, Pimenta S, Dong T, Yang Z. Photodynamic therapy review: principles, photosensitizers, applications, and future directions. Pharmaceutics. 2021;13(9):1332. doi: 10.3390/pharmaceutics13091332Привалов М.П. Радиопротекторы и радиосенсибилизаторы – химические агенты, модулирующие чувствительность клеток к ионизирующему облучению. Актуальные проблемы биологии и медицинской паразитологии. 2021;48–52.Privalov MP. Radioprotectors and radiosensitizers are chemical agents that modulate the sensitivity of cells to ionizing radiation. Aktual’nye problemy biologii i medicinskoj parazitologii. 2021;48–52 (In Russ.)].Lowery A, Onishko H, Hallahan DE, Han Z. Tumor-targeted delivery of liposome-encapsulated doxorubicin by use of a peptide that selectively binds to irradiated tumors. J Control Release. 2011;150(1):117–24. doi: 10.1016/j.jconrel.2010.11.006Lowery A, Onishko H, Hallahan DE, Han Z. Tumor-targeted delivery of liposome-encapsulated doxorubicin by use of a peptide that selectively binds to irradiated tumors. J Control Release. 2011;150(1):117–24. doi: 10.1016/j.jconrel.2010.11.006Zhao X, Liu J, Fan J, Chao H, Peng X. Recent progress in photosensitizers for overcoming the challenges of photodynamic therapy: from molecular design to application. Chem Soc Rev. 2021;50(6):4185–219. doi: 10.1039/D0CS00173BZhao X, Liu J, Fan J, Chao H, Peng X. Recent progress in photosensitizers for overcoming the challenges of photodynamic therapy: from molecular design to application. Chem Soc Rev. 2021;50(6):4185–219. doi: 10.1039/D0CS00173BКузнецова В.В. Опухолевая резистентность: роль внеклеточного компартмента. Авиценна. 2020;56:15–9.Kuznetsova VV. Tumor resistance: Role of the extracellular compartment. Avicenna. 2020; 56:15–9 (In Russ.)].Lv L, Fan B, Ji X, Liu Y, Chen T, Li Y, Chen G. From the clinical perspective of photodynamic therapy and photothermal therapy: structure-activity-practice. Coordination Chemistry Reviews. 2024;507:215733. doi: 10.1016/j.ccr.2024.215733Lv L, Fan B, Ji X, Liu Y, Chen T, Li Y, Chen G. From the clinical perspective of photodynamic therapy and photothermal therapy: structure-activity-practice. Coordination Chemistry Reviews. 2024;507:215733. doi: 10.1016/j.ccr.2024.215733Xu J, Gao J, Wei Q. Combination of photodynamic therapy with radiotherapy for cancer treatment. J Nanomaterials. 2016:12016. doi: 10.1155/2016/8507924Xu J, Gao J, Wei Q. Combination of photodynamic therapy with radiotherapy for cancer treatment. J Nanomaterials. 2016:12016. doi: 10.1155/2016/8507924Porcu EP, Salis A, Gavini E, Rassu G, Maestri M, Giunchedi P. Indocyanine green delivery systems for tumour detection and treatments. Biotechnol Adv. 2016;34(5):768–89. doi: 10.1016/j.biotechadv.2016.04.001Porcu EP, Salis A, Gavini E, Rassu G, Maestri M, Giunchedi P. Indocyanine green delivery systems for tumour detection and treatments. Biotechnol Adv. 2016;34(5):768–89. doi: 10.1016/j.biotechadv.2016.04.001Darwish W, Lafta RA, Shafaa MW, El-Nagdy MS. Mitoxantrone in synergism with gold hexagonal nanoparticles and gamma radiation for effective treatment of MCF7 cells. Egypt J Chem. 2022;65(3):647–55. doi: 10.21608/ejchem.2021.86310.4185Darwish W, Lafta RA, Shafaa MW, El-Nagdy MS. Mitoxantrone in synergism with gold hexagonal nanoparticles and gamma radiation for effective treatment of MCF7 cells. Egypt J Chem. 2022;65(3):647–55. doi: 10.21608/ejchem.2021.86310.4185Antonetti P, Pellegrini C, Caponio C, Bruni M, Dragone L, Mastrangelo M, Fargnoli MC. Photodynamic therapy for the treatment of Bowen’s disease: areview on efficacy, noninvasive treatment monitoring, tolerability, and cosmetic outcome. Biomedicines. 2024;12(4):795. doi: 10.3390/biomedicines12040795Antonetti P, Pellegrini C, Caponio C, Bruni M, Dragone L, Mastrangelo M, Fargnoli MC. Photodynamic therapy for the treatment of Bowen’s disease: areview on efficacy, noninvasive treatment monitoring, tolerability, and cosmetic outcome. Biomedicines. 2024;12(4):795. doi: 10.3390/biomedicines12040795Kusuzaki K, Murata H, Matsubara T, Miyazaki S, Okamura A, Seto M, Uchida A. Clinical trial of photodynamic therapy using acridine orange with/without low dose radiation as new limb salvage modality in musculoskeletal sarcomas. Anticancer Res. 2005;25(2):1225–35.Kusuzaki K, Murata H, Matsubara T, Miyazaki S, Okamura A, Seto M, Uchida A. Clinical trial of photodynamic therapy using acridine orange with/without low dose radiation as new limb salvage modality in musculoskeletal sarcomas. Anticancer Res. 2005;25(2):1225–35.De Crozals G, Bonnet R, Farre C, Chaix C. Nanoparticles with multiple properties for biomedical applications: A strategic guide. Nano Today. 2016;11(4):435–63. doi: 10.1016/j.nantod.2016.07.002De Crozals G, Bonnet R, Farre C, Chaix C. Nanoparticles with multiple properties for biomedical applications: A strategic guide. Nano Today. 2016;11(4):435–63. doi: 10.1016/j.nantod.2016.07.002Zhang P, Hu C, Ran W, Meng J, Yin Q, Li Y. Recent progress in light-triggered nanotheranostics for cancer treatment. Th eranostics. 2016;6(7):948. doi: 10.7150/thno.15217Zhang P, Hu C, Ran W, Meng J, Yin Q, Li Y. Recent progress in light-triggered nanotheranostics for cancer treatment. Th eranostics. 2016;6(7):948. doi: 10.7150/thno.15217Shrestha S, Wu J, Sah B, Vanasse A, Cooper LN, Ma L, Antosh MP. X-ray induced photodynamic therapy with copper-cysteamine nanoparticles in mice tumors. Proc Natl Acad Sci USA. 2019;116(34):16823–8. doi: 10.1073/pnas.1900502116Shrestha S, Wu J, Sah B, Vanasse A, Cooper LN, Ma L, Antosh MP. X-ray induced photodynamic therapy with copper-cysteamine nanoparticles in mice tumors. Proc Natl Acad Sci USA. 2019;116(34):16823–8. doi: 10.1073/pnas.1900502116Huang Y, Liu J, Liu X, Sun J, Liu X. Synthesis of photoluminescent SiC-SiOx nanowires using coal tar pitch as carbon source. Ceramics Int. 2020;46(17):27232–7. doi: 10.1016/j.ceramint.2020.07.207Huang Y, Liu J, Liu X, Sun J, Liu X. Synthesis of photoluminescent SiC-SiOx nanowires using coal tar pitch as carbon source. Ceramics Int. 2020;46(17):27232–7. doi: 10.1016/j.ceramint.2020.07.207Delgado T, Afshani J, Hagemann H. Spectroscopic study of a single crystal of SrAl2O4:Eu2+:Dy3+. J Phys Chem 2020; 123(14):8607–13. doi: 10.1021/acs.jpcc.8b12568Delgado T, Afshani J, Hagemann H. Spectroscopic study of a single crystal of SrAl2O4:Eu2+:Dy3+. J Phys Chem 2020; 123(14):8607–13. doi: 10.1021/acs.jpcc.8b12568

The authors declare that there are no conflicts of interest present.