О ЖУРНАЛЕ
Научный журнал «Медицинская радиология и радиационная безопасность» (Мedical Radiology and Radiation Safety), ISSN 1024-6177 основан в январе 1956 г. (до 30 декабря 1993 г. выходил под названием «Медицинская радиология», ISSN 0025-8334). В 2018 году журнал получил Online ISSN: 2618-9615 и был зарегистрирован как электронное сетевое издание в Роскомнадзоре 29 марта 2018 года. На его страницах публикуются оригинальные научные статьи по вопросам радиобиологии, радиационной медицины, радиационной безопасности, лучевой терапии, ядерной медицины, а также научные обзоры; в целом журнал имеет более 30 рубрик и представляет интерес для специалистов, работающих в областях медицины¸ радиационной биологии, эпидемиологии, медицинской физики и техники. С 01.07.2008 г. Издатель журнала – ФГБУ «Государственный научный центр Российской Федерации – Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна» ФМБА России. Учредитель с 1956 г. - Министерство здравоохранения РФ, а с 2008 г. по настоящее время – Федеральное медико-биологическое агентство.
Членами редакционной коллегии журнала являются ученые – специалисты, работающие в области радиационной биологии и медицины, радиационной защиты, радиационной эпидемиологии, радиационной онкологии, лучевой диагностики и терапии, ядерной медицины и медицинской физики. В состав редакционной коллегии входят: академики РАН, члены-корреспонденты РАН, доктора медицинских наук, профессора, кандидаты и доктора биологических, физико-математических наук и технических наук. Состав редколлегии постоянно пополняется за счет авторитетных специалистов, работающих в ближнем и дальнем зарубежье.
Периодичность выхода в свет – 6 номеров в год, объемом – 13,5 усл. печатных листов или 88 печатных страниц и тиражом 1000 экземпляров. Журнал имеет идентичную по содержанию полнотекстовую электронную версию, которая одновременно с печатным вариантом и цветными рисунками размещается на сайтах Научной Электронной Библиотеки (НЭБ) и сайте журнала. Распространение по подписке через Агентство «Роспечать» по договору № 7407 от 16 июня 2006 г., через индивидуальных покупателей и коммерческие структуры. Публикация статей бесплатная.
Журнал входит в Перечень ведущих российских рецензируемых научных журналов ВАК, рекомендованных для опубликования результатов диссертационных исследований. С 2008 г. журнал представлен в Интернете и индексируется в базе данных РИНЦ, а также входит в Перечень Russian Science Citation Index (RSCI), размещенной на платформе Web of Science. С 2 февраля 2018 года журнал «Медицинская радиология и радиационная безопасность" индексируется в мультидисциплинарной библиографической и реферативной базе SCOPUS.
Краткие электронные версии статей журнала с 2005 г. находятся в открытом доступе в разделе "Выпуски журнала". С 2011 года в открытом доступе представлены все выпуски журнала целиком, а с 2016 года - полнотекстовые версии научных статей. Полный текст остальных статей любого номера, начиная с 2005 г. могут приобрести подписчики только через НЭБ. Редакция журнала «Медицинская радиология и радиационная безопасность» в соответствии с договором с НЭБ поставляет ей в полном объеме выпускаемую продукцию с 2005 г. по настоящее время.
Основным рабочим языком журнала является русский, дополнительный язык – английский, который используется для написания названий статей, сведений об авторах, аннотаций, ключевых слов, списка литературы.
С 2017 г. журнал «Медицинская радиология и радиационная безопасность» перешел на цифровую идентификацию публикаций, присвоив каждой статье идентификатор цифрового объекта (DOI), что значительно ускорило поиск местонахождения статьи в Интернете. В дальнейшем в планах развития журнала «Медицинская радиология и радиационная безопасность» предполагается его издание в англоязычном варианте. С целью получения информации о публикационной активности журнала в марте 2015 года на сайте журнала был помещен счетчик обращений читателей к материалам, выложенным на сайте с 2005 г. по настоящее время. В течение 2015 – 2016 гг. в среднем было не более 100 – 170 обращений в день. Размещение ряда статей, а также электронных версий профильных монографий и сборников в открытом доступе резко увеличило число обращений на сайт журнала до 500 – 800 в день, а общее число посещений сайта к началу 2019 г. составило 527 тыс.
Двухлетний импакт-фактор РИНЦ, по данным на начало 2019 г., составил 0,447, с учетом цитирования из всех источников – 0,614, а пятилетний импакт-фактор РИНЦ – 0,359.
Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2019. Том 64. № 3. С. 11–18
DOI: 10.12737/article_5cf237bf846b67.57514871
А.Ю. Бушманов1, И.Н. Шейно1, А.А. Липенгольц1,3, А.Н. Соловьев2, С.Н. Корякин2
Перспективы применения комбинированных технологий в протонной терапии злокачественных новообразований
1. Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна ФМБА России, Москва.
E-mail:
Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
;
2. Медицинский радиологический научный центр им. А.Ф. Цыба Минздрава России, Обнинск;
3. Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина Минздрава России, Москва
А.Ю. Бушманов – первый зам. ген. директора, д.м.н., проф.;
И.Н. Шейно – зав. лаб., к.ф.-м.н.;
А.А. Липенгольц – с.н.с., к.ф.-м.н.;
А.Н. Соловьев – зав. лаб., к.ф.-м.н.;
С.Н. Корякин – зав. лаб., к.б.н.
Реферат
Цель: Исследование возможностей увеличения эффективности протонной терапии за счет использования комбинированных (бинарных) технологий на снове совместного действия протонного излучения и специальных препаратов.
Материал и методы: Аналитический обзор публикаций по исследованиям совместного действия протонного излучения и химических соединений, повышающих чувствительность опухолевой ткани к облучению.
Результаты: За последние годы исследования повышения эффективности протонной терапии за счет использования препаратов, содержащих элементы с аномально высокими по отношению к биоткани сечениями взаимодействия протонов, проводились в двух направлениях: 1) использование ядерных реакций с образованием частиц с высокой ЛПЭ на протонах низких энергий для локализации дополнительной дозы в пике Брэгга; 2) использование процессов взаимодействия протонов и вторичных электронов его трека с наночастицами металлов с Z>52, что обеспечивает перераспределение выделенной в тканях энергии и ее локализации в опухоли.
Однако небольшое количество проведенных исследований ядерной реакции 11В(p,3a) в протонной терапии и противоречивость их результатов пока не позволяют сделать окончательный вывод о перспективности использования препаратов на основе бора-11 для повышения терапевтической эффективности протонной терапии. Однако привлекательность такого подхода определяется наличием клинически испытанных бор-содержащих препаратов и их успешным применением в борной нейтронозахватной терапии. Проведенный анализ применения наночастиц металлов в исследованиях возможностей их использования в радиационной терапии показал, что, несмотря на многообещающие результаты доклинических исследований, представленные в многочисленных публикациях, до этапа клинических испытаний фазы I/II дошли только три препарата на основе наночастиц металлов. Причиной этого является факт, что механизм радиосенсибилизации, лежащий в основе предлагаемой технологии, еще до конца не изучен и не формализован. Не определены количественные соотношения между свойствами наночастиц (материал, форма, покрытие и др.), способами облучения и биологическим эффектом, в том числе и в плане терапевтической эффективности.
Заключение: Необходимо проведение как фундаментальных, так и прикладных исследований для описания процессов, лежащих в основе комбинированных технологий радиационной терапии. Это позволит решить как проблему планирования лучевой терапии, принятой в существующей практике, так и проблему прогнозирования результатов применения комбинированной протонной терапии в лечении злокачественных опухолей.
Ключевые слова: протонная терапия, радиосенсибилизация, бор-11, наночастицы
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Brahme A. Development of radiation therapy optimization. Acta Oncologica. 2000;39:479-595.
2. Van Dyk J. Advances in Modern Radiation Therapy. In: The Modern Technology of Radiation Oncology Vol.2. Madison: Medical Physics Pub Corp. 2005. 514 p.
3. Fryback DG, Craig BM. Measuring economic outcomes of cancer. J Nat Cancer Inst Monog. 2004;33:134-41.
4. Lipscomb J, Donaldson MS, Arora NK, Brown ML, Clauser SB, Potosky AL, et al. Cancer outcomes research. Journal of the National Cancer Institute. Monographs. 2004;(33):178-97.
5. Mohan R, Grosshans D. Proton therapy – present and future. Adv Drug Deliv Rev. 2017;109:26-44. DOI: 10.1016/j.addr.2016.11.006.
6. Hu M, Jiang L, Cui X, Zhang J, Yu J. Proton beam therapy for cancer in the era of precision medicine. J Hematol Oncol. 2008;11(1):136. DOI: 10.1186/s13045-018-0683-4.
7. Connell PP, Hellman S. Advances in radiotherapy and implications for the next century: a historical perspective. Cancer Res. 2009 Jan 15;69(2):383-92. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-07-6871.
8. Lehnert S. Radiosensitizers and radiochemotherapy in the treatment of cancer. Boca Raton: CRC Press, Taylor&Francis Gr., 2015, 548 p.
9. Sheino IN, Izhevskij PV, Lipengolts AA, Kulakov VN, Wagner AA, Sukhikh ES, et al. Development of binary technologies of radiotherapy of malignant neoplasms: condition and problems. Bulletin of Siberian Medicine. 2017;16(3):192-209. DOI: 10.20538/1682-0363-2017-3-192-209. (Russian).
10. Kulakov VN, Lipengol’ts AA, Grigor’eva EYu, Shimanovskii NL. Pharmaceuticals for binary radiotherapy and their use for treatment of malignancies (a review). Pharm Chem J Sep. 2016;50(6):388-93. DOI: 10.1007/s11094-016-1457-3. (Russian).
11. Seiwert TY, Salama JK, Vokes EE. The concurrent chemoradiation paradigm–general principles. Nat Clin Pract Oncol. 2007;4:86-100.
12. Connell PP, Hellman S, Advances in radiotherapy and implications for the next century: a historical perspective. Cancer Res. 2009;69:383-92.
13. Sauerwein W, Wittig A, Moss R, Nakagawa Y (eds). Neutron Capture Therapy: Principles and Applications. Berlin: Springer; 2012. 553 p. DOI: 10.1007/978-3-642-31334-9.
14. Sheino IN. Dose-supplementary therapy of malignant tumors. In: Advances in Neutron Capture Therapy 2006. Proc. 12th Intern. Congress on Neutron Capture Therapy. “From the Past to the Future”, October 9–13, 2006; Takamatsu, Kagawa. Ed.: Nakagawa Y, Kobayashi T, Fukuda H. Japan, 2006:531-4.
15. Lipengolts AA, Cherepanov AA, Kulakov VN, Grigor’eva EYu, Merkulova IB, Sheino IN. Comparison of the antitumor efficacy of bismuth and gadolinium as dose-enhancing agents in formulations for photon capture therapy. Pharm Chem J. Sep 2017;51(9):783-6. DOI: 10.1007/s11094-017-1693-1. (Russian).
16. Bergs JW, Wacker MG, Hehlgans S, Piiper A, Multhoff G, Rödel C, et al. The role of recent nanotechnology in enhancing the efficacy of radiation therapy. Biochim Biophys Acta. 2015 Aug;1856(1):130-43. DOI: 10.1016/j.bbcan.2015.06.008.
17. King R, McMahon S, Hyland W, Jain S, Butterworth K, Prise K, et al. An overview of current practice in external beam radiation oncology with consideration to potential benefits and challenges for nanotechnology. Cancer Nanotechnology. 2017;8:3. DOI: 10.1186/s12645-017-0027-z.
18. Brun E, Sicard-Roselli C. Actual questions raised by nanoparticle radiosensitization. Radiat Phys Chem. 2016;128:134-42.
19. Yoon D, Jung J, Suh T. Application of proton boron fusion reaction to radiation therapy: A Monte Carlo simulation study. Appl Phys Lett. 2014;105:223507.
20. Jung JY, Yoon DK, Barraclough B, Lee HC, Suh TS, Lu B. Comparison between proton boron fusion therapy (PBFT) and boron neutron capture therapy (BNCT): a Monte Carlo study. Oncotarget. 2017 Jun 13;8(24):39774-39781. DOI: 10.18632/oncotarget.15700.
21. Cirrone GAP, Manti L, Margarone D, Petringa G, Giuffrida L, Minopoli A, et al. First experimental proof of Proton Boron Capture Therapy (PBCT) to enhance protontherapy effectiveness . Sci Rep. 2018 Jan 18;8(1):1141. DOI: 10.1038/s41598-018-19258-5.
22. Willers H, Allen A, Grosshans D, McMahon SJ, Neubeck C, Wiese C, et al Toward a variable RBE for proton beam therapy. Radiother Oncol. 2018 Jul;128(1):68-75. DOI: 10.1016/j.radonc.2018.05.019.
23. Koldaeva EYu, Grigorieva EYu, Kulakov VN, Sauerwein W. BSH for BNCT of B-16 Melanoma in a Murine Model. In: “New Challenges in neutron capture therapy 2010” Proc. 14th Intern. Congress on Neutron Capture Therapy. October 25–29, 2010, Buenos Aires:CNEA:144-6.
24. Mazzone A, Finocchiaro P, Lo Meo S, Colonna N. On the (un)effectiveness of Proton Boron Capture in Proton Therapy. arXiv:1802.09482v2 [physics.med-ph].
25. Kim JK, Seo SJ, Kim KH, Kim TJ, Chung MH, Kim KR, et al. Therapeutic application of metallic nanoparticles combined with particle-induced X-ray emission effect. Nanotechnology. 2010 Oct 22;21(42):425102. DOI: 10.1088/0957-4484/21/42/425102.
26. Kim JK, Seo SJ, Kim HT, Kim KH, Chung MH, Kim KR, et al. Enhanced proton treatment in mouse tumors through proton irradiated nanoradiator effects on metallic nanoparticles. Phys Med Biol. 2012;57(24):8309-23. DOI: 10.1088/0031-9155/57/24/8309.
27. Dollinger G. Comment on ‘Therapeutic application of metallic nanoparticles combined with particle-induced x-ray emission effect. Nanotechnology. 2011 Jun 17;22(24):248001; discussion 248002. DOI: 10.1088/0957-4484/22/24/248001.
28. Polf JC, Bronk LF, Driessen WHP, Arap W, Pasqualini R, Gillin M. Enhanced relative biological effectiveness of proton radiotherapy in tumor cells with internalized gold nanoparticles. Appl Phys Lett. 2011;98:193702. DOI: 10.1063/1.3589914.
29. Li S, Penninckx S, Karmani L, Heuskin AC, Watillon K, Marega R, et al. LET-dependent radiosensitization effects of gold nanoparticles for proton irradiation. Nanotechnology. 2016 Nov 11;27(45):455101.
30. Jeynes JCG, Merchant MJ, Spindler A, Wera A-C, et al. Investigation of gold nanoparticle radiosensitization mechanisms using a free radical scavenger and protons of different energies. Phys Med Biol. 2014;59:6431-43.
31. Wälzlein C, Scifoni E, Krämer M, Durante M. Simulations of dose enhancement for heavy atom nanoparticles irradiated by protons. Phys Med Biol. 2014;59:1441-58. DOI: 10.1088/0031-9155/59/6/1441.
32. Lacombe S, Porcel E, Scifoni E. Particle therapy and nanomedicine: state of art and research perspectives. Cancer Nano. 2017;8:9. DOI 10.1186/s12645-017-0029-x.
33. Ahmad R, Royle G, Lourenço A, Schwarz M, Fracchiolla F, Ricketts K. Investigation into the effects of high-Z nano materials in proton therapy. Phys Med Biol. 2016 Jun 21;61(12):4537-50. DOI: 10.1088/0031-9155/61/12/4537.
34. Cho J, Gonzalez-Lepera C, Manohar N, Kerr M, Krishnan S, Cho SH. Quantitative investigation of physical factors contributing to gold nanoparticle-mediated proton dose enhancement Phys Med Biol. 2016 Mar 21;61(6):2562-81. DOI: 10.1088/0031-9155/61/6/2562.
35. Verkhovtsev AV, Korol AV, Solov’yov AV. Electron production by sensitizing gold nanoparticles irradiated by fast ions. J Phys Chem C. 2015;119:11000-13. DOI: 10.1021/jp511419n.
36. Tran HN, Karamitros M, Ivanchenko VN, Guatelli S, McKinnon S, Murakami K, et al. Geant4 Monte Carlo simulation of absorbed dose and radiolysis yields enhancement from a gold nanoparticle under MeV proton irradiation. Nucl Instrum Methods Phys Res Sect B Beam Interact with Mater Atoms. 2016;373:126-39. DOI: 10.1016/j.nimb.2016.01.017.
37. Martínez-Rovira I, Prezado Y. Evaluation of the local dose enhancement in the combination of proton therapy and nanoparticles. Med Phys. 2015;42(11):6703-10. DOI: 10.1118/1.4934370.
38. Lin Y, McMahon SJ, Paganetti H, Schuemann J. Biological modeling of gold nanoparticle enhanced radiotherapy for proton therapy. Phys Med Biol. 2015;60(10):4149-68. DOI: 10.1088/0031-9155/60/10/4149.
39. Haume K, Rosa S, Grellet S, Śmiałek MA, Butterworth KT, Solov’yov AV, et al. Gold nanoparticles for cancer radiotherapy: a review. Cancer Nanotechnol. 2016;7:8. DOI: 10.1186/s12645-016-0021-x.
40. Schlathölter T, Eustache P, Porcel E, Salado D, Stefancikova L, Tillement O, et al. Improving proton therapy by metal-containing nanoparticles: nanoscale insights. Int J Nanomed. 2016;11:1549-56.
41. Her S, Jaffray DA, Allen C. Gold nanoparticles for applications in cancer radiotherapy: Mechanisms and recent advancements. Adv Drug Deliver Rev. 2017;109:84-101.
42. Durante M, Orecchia R, Loeffler JS. Charged-particle therapy in cancer: clinical uses and future perspectives. Nat Rev Clin Oncol. 2017 Aug;14(8):483-95. DOI: 10.1038/nrclinonc.2017.30.
43. Liu Y, Zhang P, Li F, Jin X, Li J, Chen W, Li Q. Metal-based NanoEnhancers for future radiotherapy: radiosensitizing and synergistic effects on tumor cells. Theranostics. 2018;8(7):1824-49. DOI: 10.7150/thno.22172.
44. Yang C, Bromma K, Di Ciano-Oliveira C, Zafarana G, van Prooijen M. Chithrani DB. Gold nanoparticle mediated combined cancer therapy. Cancer Nano. Dec 2018. 9:4. DOI: 10.1186/s12645-018-0039-3.
45. Falk M. Nanodiamonds and nanoparticles as tumor cell radiosensitizers-promising results but an obscure mechanism of action. Ann Transl Med. 2017;5:18.
46. Dimitriou NM, Tsekenis G, Balanikas EC, Pavlopoulou A, Mitsiogianni M, Mantso T, et al. Gold nanoparticles, radiations and the immune system: Current insights into the physical mechanisms and the biological interactions of this new alliance towards cancer therapy. Pharmacol Therapeut. 2017;178:1-17.
47. Ricketts K, Ahmad R, Beaton L, Cousins B, Critchley K, Davies M, et al. Recommendations for clinical translation of nanoparticle-enhanced radiotherapy. Br J Radiol. 2018;91:20180325. DOI: org/10.1259/bjr.20180325.
48. Libutti SK, Paciotti GF, Byrnes AA, Alexander HR, Gannon WE, Walker M, et al. Phase I and pharmacokinetic studies of Cyt-6091, a novel PEGylated colloidal gold-RhTNF nanomedicine. Clin Cancer Res. 2010 Dec 15;16(24):6139-49. DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-10-0978.
49. Lux F, Tran VL, Thomas E, Dufort S, Rossetti F, Martini M, et al. AGuIX® from bench to bedside—Transfer of an ultrasmall theranostic gadolinium-based nanoparticle to clinical medicine. Br J Radiol. 2018;91:20180365.
50. Bonvalot S, Le Pechoux C, De Baere T, Kantor G, Buy X, Stoeckle E, et al. First-in human study testing a new radioenhancer using nanoparticles (NBTXR3) activated by radiation therapy in patients with locally advanced soft tissue sarcomas. Clin Cancer Res. 2017;23:908-17. DOI: 10. 1158/1078-0432.CCR-16-1297.
51. Rodallec A, Benzekry S, Lacarelle B, Ciccolini J, Fanciullino R. Pharmacokinetics variability: Why nanoparticles are not just magic-bullets in oncology. Crit Rev Oncol Hematol Sep. 2018;129:1-12.
Для цитирования: Бушманов А.Ю., Шейно И.Н., Липенгольц А.А., Соловьев А.Н., Корякин С.Н. Перспективы применения комбинированных технологий в протонной терапии злокачественных новообразований // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2019. Т. 64. № 3. С. 11–18.
PDF (RUS) Полная версия статьи