oncotomskСибирский онкологический журналSiberian journal of oncology1814-48612312-3168Tomsk National Research Medical Сепtеr of the Russian Academy of Sciences10.21294/1814-4861-2020-19-6-82-92oncotomsk-1643Research ArticleЛАБОРАТОРНЫЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯLABORATORY AND EXPERIMENTAL STUDIESМЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОВЕДЕНИЯ ФОТОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ СОЛИДНОЙ КАРЦИНОМЫ ЭРЛИХА У МЫШЕЙ ЛИНИИ BALB/C С РАЗЛИЧНОЙ ЛОКАЛИЗАЦИЕЙ ОПУХОЛИMETHODOLOGICAL ASPECTS OF PHOTODYNAMIC THERAPY OF EHRLICH SOLID CARCINOMA IN BALB/C MOUSE STRAIN WITH VARIOUS TUMOR LOCALIZATIONhttps://orcid.org/0000-0003-1214-4637КругловС. С.KruglovS. S.

научный сотрудник научной лаборатории канцерогенеза и старения

SPIN-код: 6856-4572. Researcher ID (WOS): AAE-7628-2020Россия, 197758, г. Санкт-Петербург, пос. Песочный, ул. Ленинградская, 68

Researcher, Laboratory for Carcinogenesis and Aging 

Researcher ID (WOS): AAE-7628-2020

68, leningradskaya street, 197758-saint-petersburg, Russia

stepkaspb93@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8697-6175ГельфондМ. Л.GelfondM. L.

MD, DSc, Senior Researcher, Department of Thoracic Oncology

68, leningradskaya street, 197758-saint-petersburg, Russia

https://orcid.org/0000-0002-4755-9317ТындыкМ. Л.TyndykM. L.

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник научной лаборатории канцерогенеза и старения

SPIN-код: 6349-0014. Author ID (Scopus): 6602634277Россия, 197758, г. Санкт-Петербург, пос. Песочный, ул. Ленинградская, 68

PhD, Senior Researcher, Laboratory for Carcinogenesis and Aging

Author ID (Scopus): 6602634277

68, leningradskaya street, 197758-saint-petersburg, Russia

МайдинМ. А.MaydinM. A.

научный сотрудник научной лаборатории канцерогенеза и старения

Author ID (Scopus): 56184141100. SPIN-код: 6211-0035 Россия, 197758, г. Санкт-Петербург, пос. Песочный, ул. Ленинградская, 68

Researcher, Laboratory for Carcinogenesis and Aging

Author ID (Scopus): 56184141100

68, leningradskaya street, 197758-saint-petersburg, Russia

https://orcid.org/0000-0002-9515-914XГришачеваТ. Г.GrishachevaT. G.

младший научный сотрудник Центра лазерной медицины

SPIN-код: 4170-4253. Author ID (Scopus): 57203639384

Россия, 197022, г. Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, 68

Researcher, Laser Center

Author ID (Scopus): 57203639384

6-8, l’va tolstogo street, 197022-saint-petersburg, Russia

https://orcid.org/0000-0002-2496-6139БасинаР. М.BasinaR. M.

student

2, litovskaya street, 194100-saint-petersburg, Russia

ГубареваЕ. А.GubarevaE. A.

научный сотрудник лаборатории канцерогенеза и старения

SPIN-код: 5556-8242 Россия, 197758, г. Санкт-Петербург, пос. Песочный, ул. Ленинградская, 68

Researcher

68, leningradskaya street, 197758-saint-petersburg, Russia

ПлаховЕ. А.PlakhovE. A.

научный сотрудник лаборатории канцерогенеза и старения

SPIN-код: 9455-2660 Россия, 197758, г. Санкт-Петербург, пос. Песочный, ул. Ленинградская, 68

Researcher, Laboratory for Carcinogenesis and Aging

68, leningradskaya street, 197758-saint-petersburg, Russia

https://orcid.org/0000-0002-4732-5895КирееваГ. С.KireevaG. S.

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории канцерогенеза и старения

SPIN-код: 5643-6973. Author ID (Scopus): 56184283000Россия, 197758, г. Санкт-Петербург, пос. Песочный, ул. Ленинградская, 68

PhD, Senior Researcher, Laboratory for Carcinogenesis and Aging

Author ID (Scopus): 56184283000

68, leningradskaya street, 197758-saint-petersburg, Russia

https://orcid.org/0000-0002-5346-7646ПанченкоА. В.PanchenkoA. V.

кандидат медицинских наук, заведующий научной лабораторией канцерогенеза и старения

SPIN-код: 4741-1855. Author ID (Scopus): 51964396400

Россия, 197758, г. Санкт-Петербург, пос. Песочный, ул. Ленинградская, 68

PhD, Head of the Laboratory for Carcinogenesis and Aging

Author ID (Scopus): 51964396400

68, leningradskaya street, 197758-saint-petersburg, Russia

ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова» Минздрава РоссииРоссияFSBI «N.N. Petrov National Medical Research Centre of Oncology» Ministry of Public Health of RFRussian FederationГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. И.П. Павлова» Минздрава РоссииРоссияPavlov First Saint Petersburg State Medical UniversityRussian FederationФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет» Минздрава РоссииРоссияSt. Petersburg State Pediatric Medical University of the Ministry of Healthcare of RussiaRussian FederationФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова» Минздрава РоссииРоссияLaboratory for Carcinogenesis and Aging, FSBI «N.N. Petrov NMRC of Oncology» of Ministry of Healthcare of RussiaRussian Federation2020291220201968292Copyright © Круглов С.С., Гельфонд М.Л., Тындык М.Л., Майдин М.А., Гришачева Т.Г., Басина Р.М., Губарева Е.А., Плахов Е.А., Киреева Г.С., Панченко А.В., 20202020Круглов С.С., Гельфонд М.Л., Тындык М.Л., Майдин М.А., Гришачева Т.Г., Басина Р.М., Губарева Е.А., Плахов Е.А., Киреева Г.С., Панченко А.В.Kruglov S.S., Gelfond M.L., Tyndyk M.L., Maydin M.A., Grishacheva T.G., Basina R.M., Gubareva E.A., Plakhov E.A., Kireeva G.S., Panchenko A.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.siboncoj.ru/jour/article/view/1643Введение

Введение. Фотодинамическая терапия – один из методов лечения, применяемых в  современной онкологии. Оценка эффективности фотосенсибилизаторов in vivo на  моделях опухолей является общепринятой, однако методика проведения  фотодинамической терапии у мышей не лишена недостатков. 

Цель исследования – оценить эффективность фотодинамической терапии у мышей на модели опухоли Эрлиха при подкожной и внутрикожной инъекции опухолевых клеток.

Материал и методы

Материал и методы. Исследование проведено на мышах BalB/c обоего пола. В качестве фотосенсибилизаторов использовали препараты Фотодитазин и Радахлорин.  Для фотоактивации применяли лазерный аппарат Алод с длиной волны 662 нм.

Результаты

Результаты. Проведено сравнение фотодинамической терапии при подкожной и внутрикожной локализации опухоли Эрлиха. Показано, что в зависимости от  локализации и глубины инъекции опухоли Эрлиха в значительной степени различаются фармакокинетика (как интенсивность флуоресценции во времени, так и контрастность по отношению опухоль/окружающие ткани) и фармакодинамика (торможение роста  опухоли, выживаемость животных) фотосенсибилизаторов. Большая контрастность опухоль/окружающие ткани наблюдается при внутрикожной локализации опухоли.

Заключение

Заключение. Модель с внутрикожной локализацией опухоли Эрлиха может быть рекомендована для первичной оценки эффективности и позволяет использовать меньшее число животных в эксперименте. При планировании экспериментов по изучению фотосенсибилизаторов и оценке их результатов должны учитываться преимущества и недостатки разных способов моделирования опухоли у мышей.  

Background

Background. Photodynamic Therapy is one of the treatment methods used in modern oncology. Evaluation of the efficacy in vivo of photosensitizers on tumor models is generally accepted, but the photodynamic  therapy technique in mice is not without drawbacks.

The purpose of the study was evaluation of the efficacy of photodynamic therapy in mice with Ehrlich tumor model after subcutaneous and intracutaneous injection of tumor cells.

Material and Methods

Material and Methods. The study was conducted on BAL B/C mice of both sexes. Fotoditazin® and Radachlorin® were used as photosensitizers. For photoactivation, the Alod laser apparatus with a wavelength of 662 nm was used.

Results

Results. A comparison of photodynamic therapy with subcutaneous and intracutaneous localization of Ehrlich tumor was performed. It was shown that depending on the location and depth of inoculation of Ehrlich tumor, the pharmacokinetics (both the fluorescence intensity over time and the contrast ratio of the tumor/surrounding tissue) and pharmacodynamics (tumor growth inhibition, survival) of photosensitizers are significantly different. Higher contrast of the tumor/surrounding tissue is observed with intracutaneous localization of the tumor.

Conclusion

Conclusion. A model with intracutaneous localization of Ehrlich tumor can be recommended for a primary assessment of efficacy; it allows the use of fewer animals in the experiment. When planning experiments to study photosensitizers and evaluating their results, the advantages and disadvantages of different methods for modeling tumors in mice should be taken into account.

фотодинамическая терапияопухоли Эрлихафотосенсибилизатормодельфотодитазинрадахлоринмышьphotodynamic therapyEhrlich tumorphotosensitizermodelFotoditazinRadachlorinmiceИсследование выполнено за счет гранта Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 18-315-00224).The study was supported by a grant from the Russian Foundation for Basic Research (project No. 18-315- 00224).ReferencesМиронов А.Н., Бунатян Н.Д., Васильев А.Н., Верстакова О.Л., Журавлева М.В., Лепахин В.К., Коробов Н.В., Меркулов В.А., Орехов С.Н., Сакаева И.В., Утешев Д.Б., Яворский А.Н. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая. М., 2012. 944 с.Mironov A.N., Bunatyan N.D., Vasil’ev A.N., Verstakova O.L., Zhuravleva M.V., Lepakhin V.K., Korobov N.V., Merkulov V.A., Orekhov S.N., Sakaeva I.V., Uteshev D.B., Yavorskii A.N. Guidelines for preclinical studies of drugs. Part one. Moscow, 2012. 944 p. (in Russian).Вершинина С.Ф., Стуков А.Н. Экспериментальные опухоли: Практическое руководство. СПб., 2008. 68 с.Vershinina S.F., Stukov A.N. Experimental tumors: A practical guide. St. Petersburg, 2008. 68 p. (in Russian).Herrmann K., Flecknell P. The application of humane endpoints and humane killing methods in animal research proposals: A retrospective review. Altern Lab Anim. 2018 Dec; 46(6): 317–333. doi: 10.1177/026119291804600606.Herrmann K., Flecknell P. The application of humane endpoints and humane killing methods in animal research proposals: A retrospective review. Altern Lab Anim. 2018 Dec; 46(6): 317–333. doi: 10.1177/026119291804600606.Workman P., Aboagye E.O., Balkwill F., Balmain A., Bruder G., Chaplin D.J., Double J.A., Everitt J., Farningham D.A., Glennie M.J., Kelland L.R., Robinson V., Stratford I.J., Tozer G.M., Watson S., Wedge S.R., Eccles S.A.; Committee of the National Cancer Research Institute. Guidelines for the welfare and use of animals in cancer research. Br J Cancer. 2010 May 25; 102(11): 1555–77. doi: 10.1038/sj.bjc.6605642.Workman P., Aboagye E.O., Balkwill F., Balmain A., Bruder G., Chaplin D.J., Double J.A., Everitt J., Farningham D.A., Glennie M.J., Kelland L.R., Robinson V., Stratford I.J., Tozer G.M., Watson S., Wedge S.R., Eccles S.A.; Committee of the National Cancer Research Institute. Guidelines for the welfare and use of animals in cancer research. Br J Cancer. 2010 May 25; 102(11): 1555–77. doi: 10.1038/sj.bjc.6605642.Nair A.B., Jacob S. A simple practice guide for dose conversion between animals and human. J Basic Clin Pharm. 2016 Mar; 7(2): 27–31. doi: 10.4103/0976-0105.177703.Nair A.B., Jacob S. A simple practice guide for dose conversion between animals and human. J Basic Clin Pharm. 2016 Mar; 7(2): 27–31. doi: 10.4103/0976-0105.177703.Иен Ч.Т.Х., Поздеев В.И., Меерович Г.А., Каршиева С.Ш., Борисова Л.М., Орлова О.Л., Оборотова Н.А. Липосомальная лекарственная форма фотодитазина. Российский биотерапевтический журнал. 2010; 9(2): 105–7.Tran Thi Hai Yen, Pozdeev V.I., Meerovich G.A., Karshieva S.Sh., Borisova L.M., Orlova O.L., Polozkova A.P., Ramenskaya G.V., Oborotova N.A. Chlorin derivatives in cancer photodynamic therapy. Russian Journal of Biotherapy. 2010; 9(2): 105–7. (in Russian)].Gavrina A.I., Shirmanova M.V., Aksenova N.A., Yuzhakova D.V., Snopova L.B., Solovieva A.B., Тimashev P.S., Dudenkova V.V., Zagaynova E.V. Photodynamic therapy of mouse tumor model using chlorin e6-polyvinyl alcohol complex. J Photochem Photobiol. 2018; 178: 614–22. doi: 10.1016/j.jphotobiol.2017.12.016.Gavrina A.I., Shirmanova M.V., Aksenova N.A., Yuzhakova D.V., Snopova L.B., Solovieva A.B., Тimashev P.S., Dudenkova V.V., Zagaynova E.V. Photodynamic therapy of mouse tumor model using chlorin e6-polyvinyl alcohol complex. J Photochem Photobiol. 2018; 178: 614–22. doi: 10.1016/j.jphotobiol.2017.12.016.Mun S.T., Bae D.H., Ahn W.S. Epigallocatechin gallate with photodynamic therapy enhances anti-tumor effects in vivo and in vitro. Photodiagnosis Photodyn Ther. 2014 Jun; 11(2): 141–7. doi: 10.1016/j.pdpdt.2014.03.003.Mun S.T., Bae D.H., Ahn W.S. Epigallocatechin gallate with photodynamic therapy enhances anti-tumor effects in vivo and in vitro. Photodiagnosis Photodyn Ther. 2014 Jun; 11(2): 141–7. doi: 10.1016/j.pdpdt.2014.03.003.Kim Y.W., Bae S.M., Liu H.B., Kim I.W., Chun H.J., Ahn W.S. Selenium enhances the efficacy of Radachlorin mediated-photodynamic therapy in TC-1 tumor development. Oncol Rep. 2012 Aug; 28(2): 576–84. doi: 10.3892/or.2012.1820.Kim Y.W., Bae S.M., Liu H.B., Kim I.W., Chun H.J., Ahn W.S. Selenium enhances the efficacy of Radachlorin mediated-photodynamic therapy in TC-1 tumor development. Oncol Rep. 2012 Aug; 28(2): 576–84. doi: 10.3892/or.2012.1820.Ono B.A., Pires L., Nogueira M.S., Kurachi C., Pratavieira S. Subcellular localization and photodynamic activity of Photodithazine (glucosamine salt of chlorin e6) in murine melanoma B16-F10: an in vitro and in vivo study. Proc. SPIE 10476, Optical Methods for Tumor Treatment and Detection: Mechanisms and Techniques in Photodynamic Therapy XXVII. International Society for Optics and Photonics, 2018; 10476: 1047616.Ono B.A., Pires L., Nogueira M.S., Kurachi C., Pratavieira S. Subcellular localization and photodynamic activity of Photodithazine (glucosamine salt of chlorin e6) in murine melanoma B16-F10: an in vitro and in vivo study. Proc. SPIE 10476, Optical Methods for Tumor Treatment and Detection: Mechanisms and Techniques in Photodynamic Therapy XXVII. International Society for Optics and Photonics, 2018; 10476: 1047616.Franco N.H., Sandøe P., Olsson I.A.S. Researchers’ attitudes to the 3Rs-An upturned hierarchy? PLoS One. 2018 Aug 15; 13(8): e0200895. doi: 10.1371/journal.pone.0200895.Franco N.H., Sandøe P., Olsson I.A.S. Researchers’ attitudes to the 3Rs-An upturned hierarchy? PLoS One. 2018 Aug 15; 13(8): e0200895. doi: 10.1371/journal.pone.0200895.

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