Идеи синергизма в онкологии: перспективы практической реализации

Обзор посвящен анализу малоисследованной проблемы применения идей синергизма в онкологии при использовании различных агентов в комбинированных воздействиях. Приводится пример определения и количественной оценки коэффициента синергического усиления. Подчеркивается, что независимое сложение определяется произведением вероятностей эффектов, индуцированных каждым агентом в отдельности. Повышенные температуры синергически усиливают летальное действие ионизирующего излучения и химических соединений, применяемых в лечении онкологических заболеваний. Отмечены универсальные закономерности проявления синергизма, не зависящие от применяемых агентов, биологических объектов и тестов. Максимальный синергизм наблюдается при одновременном применении агентов. Синергизм, регистрируемый в результате комбинированных воздействий двух факторов, наблюдается лишь при определенном отношении эффектов, индуцированных каждым агентом. Синергизм зависит от интенсивности применяемых факторов — действующей температуры, мощности дозы ионизирующего излучения или концентрации химических агентов. Эти универсальные закономерности продемонстрированы для прои эукариотических клеток, в том числе онкологического происхождения. Существование универсальных закономерностей синергизма указывает на необходимость разработки новой парадигмы и теоретической модели синергизма, которая должна учитывать выявленные закономерности. Предложена оригинальная биофизическая концепция синергетического взаимодействия. Приводятся конкретные результаты, демонстрирующие возможные пути использования идей синергизма в онкологии за счет достижения максимального коэффициента синергического усиления. Делается вывод, что знание и учет описанных в данной работе идей и общих закономерностей синергизма могут быть полезными для специалистов, использующих одновременное действие различных агентов для оптимизации комбинированных методов лечения в современной онкологии.

1. Синергетика. Антология. Под ред. Князевой E.H.М.; СПб.: Центр гуманитарных инициатив, 2013, 408 с.

2. Berthoud H R. Synergy: A Concept in Search of a Definition. Endocrinology. 2013 Nov 1; 154(11): 3974–3977. https://doi.org/10.1210/en.2013–1420

3. Sucher NJ. Searching for synergy in silico, in vitro and in vivo. Synergy. 2014 Sep 1; 1(1): 30–43. https://doi.org/10.1016/j.synres.2014.07.004

4. Evstratova ES, Petin VG, Zhurakovskaya GP. Synergistic effects and their potential significance for the influence of natural intensities of environmental factors on cell growth. Synergy. 2018; 6: 1–8. https://doi.org/10.1016/j.synres.2017.12.001

5. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика. 12 е изд. М: Издательство Юрайт, 2014.

6. Петин В. Г., Морозов И.И. Синергетика факторов окружающей среды.М.: ГЕОС, 2015.

7. Hall EJ, Giaccia AJ. Radiobiology for the Radiologist. Chapters 17, 27, 28. 8th ed. PA: Wolters Kluwer; 2018.

8. Белкина С.В., Петин В. Г. Прогнозирование повышения радиочувствительности клеток млекопитающих при последовательном применении гипертермии иионизирующего излучения. Российский биотерапевтический журнал. 2014; 3: 65–69.

9. Petin VG, Kim JK. Synergistic Interaction and Cell Responses to Environmental Factors. New York: Nova Sciences Publisher; 2016.

10. Жаворонков Л.П., Петин В. Г. Количественные критерии микроволнового поражения.М.: ГЕОС, 2018.

11. Григорьев Ю. Г., Григорьев О.А. Сотовая связь и здоровье: электромагнитная обстановка, радиобиологические и гигиенические проблемы, прогноз опасности. 2 е издание, М.: Экономика, 2016.

12. Lantz PM, Mendez D, Philbert MA. Radon, smoking, and lung cancer: the need to refocus radon control policy. Am J Public Health. 2013; 103(3): 443–447. https://doi.org/10.2105/AJPH.2012.300926

13. Melloni BBM. Lung cancer in never-smokers: radon exposure and environmental tobacco smoke. Eur Respir J. 2014; 44: 850– 852. https://doi.org/10.1183/09031936.00121314

14. Torres-Durán M, Barros-Dios JM, Fernández-Villar A, Ruano-Ravina A. Residential radon and lung cancer in never smokers. A systematic review. Cancer Lett. 2014; 345(1): 21–26. https://doi.org/10.1016/j.canlet.2013.12.010

15. Пронкевич М.Д., Евстратова Е. С., Белкина С.В., Анохин Ю.Н., Петин В. Г. Сравнение эффектов комбинированных воздействий для дрожжевых клеток и клеток млекопитающих. Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2017; 62(6): 21–27. https://doi.org/10.12737/article_5a25317ce480f3.74497732

16. Петин В. Г., Жураковская Г.П. Закономерности проявления максимального синергического взаимодействия. Радиационная биология. Радиоэкология. 2014; 54(6): 589–596. https://doi.org/10.7868/S0869803114060101

17. Петин В. Г., Жураковская Г.П. Влияние интенсивности действующих агентов на проявление синергического взаимодействия. Радиационная Биология. Радиоэкология. 2015; 55(6): 596–606. https://doi.org/10.7868/S0869803115060107

18. Meenakshi C., Mohankumar M.N. Synergistic effect of radon in blood cells of smokers — An in vitro study. Mutat Res Genet Toxicol Environ Mutagen. 2013; 757(1): 79–82. https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2013.06.018

19. Жураковская Г.П., Петин В. Г. Принципы математического моделирования комбинированных воздействий в биологии и медицине (обзор литературы). Радиация и Риск. 2015; 24(1): 61–73.

20. Евстратова Е.С., Петин В. Г. Биофизическая интерпретация зависимости синергизма от интенсивности применяемых агентов. Биофизика. 2018; 63(6): 1186–1194. https://doi.org/10.1134/S0006302918060182

21. Каприн А.Д., Мардынский Ю.С. Терапевтическая радиология: национальное руководство. Глава 4. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2018.

22. Helena CB, Clemens B, Zandvliet MMJM, Moonen CTW, Deckers R. Combination of chemotherapy, radiotherapy and hyperthermia in vitro. Synergy. 2019; 9: 100052. https://doi.org/10.1016/j.synres.2019.100052

23. Евстратова Е.С., Петин В. Г. Влияние цисплатина на радиочувствительность и восстановление дрожжевых клеток. Радиационная биология. Радиоэкология. 2013; 53(6): 598– 603. https://doi.org/10.7868/S0869803113060040

24. Евстратова Е.С., Петин В. Г. Повышение радиочувствительности клеток при ингибировании их способности восстанавливаться от потенциально летальных радиационных повреждений. Цитология. 2015; 57(6): 422–427.

25. Evstratova ES, Kim J H, Lim Y K, Kim JK, Petin VG. Chemical inhibition of cell recovery after irradiation with sparsely and densely ionizing radiation. J Rad Industry. 2016; 10(4): 199–204.

26. Каприн А.Д., Галкин В.Н., Жаворонков Л.П., Иванов В.К., Иванов С.А., Романко Ю.С. Синтез фундаментальных и прикладных исследований — основа обеспечения высокого уровня научных результатов и внедрения их в медицинскую практику. Радиация и риск. 2017; 26(2): 26–40. https://doi.org/10.21870/0131–3878–2017–26–2-26–40