РАЦИОН, ИМИТИРУЮЩИЙ ВОЗДЕРЖАНИЕ ОТ ПИЩИ (FMD), И ЛЕКАРСТВЕННЫЕ СРЕДСТВА, СНИЖАЮЩИЕ УРОВЕНЬ ГЛЮКОЗЫ, ЗАЩИЩАЮТ НОРМАЛЬНЫЕ КЛЕТКИ И СОЗДАЮТ УСЛОВИЯ СЕНСИБИЛИЗАЦИИ ПРИ РАКЕ В ОТВЕТ НА СТАНДАРТНЫЕ УСЛОВИЯ И УСЛОВИЯ С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ ГЛЮКОЗЫ, ИНДУЦИРОВАННЫЕ РАПАМИЦИНОМ И ДЕКСАМЕТАЗОНОМ
FASTING MIMICKING DIET (FMD), AND GLUCOSE-LOWERING DRUGS, PROTECTING NORMAL CELLS AND CREATING CONDITIONS OF CANCER SENSITIZATION IN RESPONSE TO STANDARD CONDITIONS AND CONDITIONS WITH HIGH CONTENT OF GLUCOSE INDUCED BY RAPAMYCIN AND DEXAMETHASONE

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Настоящая заявка заявляет приоритет на основании предварительной заявки на патент США №62/148451, поданной 16 апреля 2015 года, раскрытие которой включено в данный документ посредством ссылки во всей своей полноте.
ЗАЯВЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНО ФИНАНСИРУЕМЫХ ИЗ ФЕДЕРАЛЬНОГО БЮДЖЕТА ИССЛЕДОВАНИЙ ИЛИ РАЗРАБОТОК [0002] Настоящее изобретение выполняли при государственной поддержке согласно Контракту №1PO1AG034906, заключенному с Национальным институтом здравоохранения. Государство обладает определенными правами на настоящее изобретение.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0003] По меньшей мере в одном аспекте настоящее изобретение относится к способам защиты нормальных тканей от повышенной токсичности/сенсибилизации к химиотерапевтическим лекарственным средствам, индуцированной повышенными уровнями глюкозы в циркулирующей крови вследствие введения рапамицина и паллиативного лекарственного средства дексаметазона.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0004] Контроль и лечение рака значительно улучшились в течение последнего столетия. Однако стандартом лечения по-прежнему остаются варианты применения химиотерапии, лучевой терапии и их комбинации. Оба способа лечения ассоциированы с множеством побочных эффектов, варьирующих от дискомфорта до развития вторичных форм рака и токсичности для органов, особенно сердца и печени. Для повышения эффективности лечения рака и содействия контролю симптомов, другие лекарственные средства, такие как дексаметазон, часто применяют в комбинации с химио- и лучевой терапией. Дексаметазон (Dexa), обычно комбинируемый с химиотерапией, часто применяется в качестве паллиативного лекарственного средства, который, как было показано, также является эффективным в лечении множественной миеломы, лейкоза и лимфомы. Однако лечение с помощью Dexa может вызывать ряд побочных эффектов, в том числе задержку жидкости, увеличение веса, изжогу, бессонницу и повышенные уровни глюкозы в крови.
[0005] Ранее было показано, что кратковременное голодание (STS) является эффективной практикой для смягчения дискомфорта, ассоциированного с лечением рака, при этом повышается эффективность таких видов лечения. Более того, было показано, что режимы STS представляют собой эффективный способ защиты нормальных клеток и тканей во время химиотерапии (дифференциальная устойчивость к стрессу или DSR) (Raffaghello et.al, PNAS. 2008; PMID: 18378900 и Lee et.al. Cancer Research. 2010; PMID: 20145127).
[0006] Ранее было показано, что воздержание от пищи может сенсибилизировать раковые клетки, а не нормальные клетки к химиотерапии; данный феномен называется дифференциальной сенсибилизиацией к стрессу (DSS), эффективность которого объясняется снижением уровней глюкозы и IGF-1 в циркулирующей крови (фигура 2) (Lee et.al. Sci Transl Med. 2012; PMID: 22323820). Однако для восстановления потери веса тела требуется 10-14-дневный период возобновленного приема пищи между циклами воздержания от пищи.
[0007] 5'-АМР-активируемая протеинкиназа (АМРК) представляет собой фермент, активируемый во время режима STS/FMD, который играет роль в гомеостазе энергии в клетке и был ассоциирован с увеличением продолжительности жизни. АМРК также считается метаболическим супрессором опухолевого роста (Luo et.al. Future Oncol. 2010; PMID: 20222801). Метформин представляет собой активатор АМРК, который приводит к снижению уровня глюкозы в циркулирующей крови (фигура 1Е) и имеет потенциал для лечения/предупреждения рака.
[0008] Основные факторы, которые регулируют метаболизм во всех живых клетках, осуществляют это в результате модулирования нормального клеточного роста частично с помощью регуляции серин/треонин-протеинкиназ, что привело к измененному стандарту лечения, который включал введение ингибиторов киназ, таких как рапамицин (Rapa) в комбинации с химиотерапией. Киназы и другие ингибиторы передачи сигналов могут задерживать развитие рака и широко применяются, однако, подобно дексаметазону, также могут вызывать основные побочные эффекты в отношении нормальных клеток.
[0009] Соответственно, существует необходимость в протоколах лечения, которые (i) уменьшают побочные эффекты, ассоциированные со вспомогательными лекарственными средствами, применяемыми при химиотерапии, и (ii) могут поддерживать сниженные уровни глюкозы во время периода "возобновленного приема пищи" между циклами STS или замещать STS/FMD и сенсибилизировать раковые клетки.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
[0010] Настоящее изобретение решает одну или несколько проблем предшествующего уровня техники за счет обеспечения, согласно по меньшей мере одному варианту осуществления, способа лечения гипергликемии или снижения гликемии у субъекта, проходящего химиотерапию или другую терапию рака. Способ включает стадию идентификации субъекта, проходящего химиотерапию и получающего индуцирующее гипергликемию средство. Кратковременное голодание, рацион, имитирующий воздержание от пищи, или инсулин назначают субъекту в течение первого периода времени для предупреждения или устранения гипергликемии и сенсибилизации к химиотерапии, ассоциированной с повышенными уровнями глюкозы.
[0011] С помощью различных вариантов осуществления настоящего изобретения облегчают или лечат симптомы, возникшие в результате химиотерапии, которые могут усугубляться дополнительным введением рапамицина и стероидного лекарственного препарата дексаметазона. Ниже показано (фигура 1 В-С), что введение дексаметазона и рапамицина (фигура 1B, D) для лечения ассоциированных с химиотерапией побочных эффектов может вызывать сенсибилизацию животных к химиотерапии. Как показано ниже (фигура 1B-D), введение инсулина для снижения уровней глюкозы в циркулирующей крови у контрольных мышей, а также у животных, подвергаемых обработке Rapa и Dexa, может устранять токсичность доксорубицина и других химиотерапевтических лекарственных средств. В связи с широким применением рапамицина и дексаметазона для лечения определенных опухолей у человека, эти результаты имеют важное значение для безопасности пациентов и эффективности этих видов терапии.
[0012] В связи с эффектами снижения уровней глюкозы в циркулирующей крови (фигура 1Е) и активации АМРК, которая, как было показано авторами настоящего изобретения, инактивирует передачу сигнала РКА, метформин имеет потенциал для применения в качестве STS-имитирующего лекарственного средства для (i) устранения ассоциированных с гипергликемией цитотоксических эффектов химиотерапии, и при введении во время периода возобновленного приема пищи, за счет воздействия на уровни глюкозы и РКА, для (ii) потенцирования/продления эффекта STS в отношении снижения прогрессирования опухоли, опять-таки за счет воздействия на уровень глюкозы и передачу сигнала АМРК-РКА. Таким образом, метформин может обеспечивать как дифференциальную устойчивость к стрессу, так и дифференциальную сенсибилизацию к стрессу в результате как снижения уровней глюкозы, так и воздействия на передачу сигнала РКА, как описано в Raffaghello et.al, PNAS. 2008; PMID: 18378900 и Lee et.al. Sci TranslMed. 2012; PMID: 22323820.
[0013] Согласно другому варианту осуществления предусматривается способ замещения или усиления эффектов рациона, имитирующего воздержание от пищи (FMD), на сенсибилизацию раковых клеток. Способ включает стадию идентификации субъекта, получающего химиотерапию иди другую терапию рака. Затем метформин назначают субъекту путем введения субъекту.
[0014] Согласно другому варианту осуществления предусматривается способ обеспечения дифференциального стресса. Способ включает стадию идентификации субъекта с одним или несколькими из рака молочной железы, рака яичника, колоректального рака, меланомы, рака предстательной железы, рака шейки матки, эпидермоидной карциномы, нейробластомы или любого дополнительного типа рака. Метформин вводят субъекту для снижения уровней глюкозы и обеспечения дифференциальной сенсибилизации к стрессу для специфического уничтожения раковых, а не нормальных клеток.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0015] ФИГУРЫ 1А, 1В, 1С, 1D и 1Е. Повышение уровней глюкозы в циркулирующей крови опосредует сенсибилизацию хозяина к химиотерапии. Введение рапамицина (Rapa) или дексаметазона (Dexa) (А) вызывало повышение уровней глюкозы, которое существенно снижалось с помощью инсулина, и еще больше с помощью STS (В). Звездочки на В указывают на статистическую значимость в каждой группе по сравнению с группой с неограниченным доступом (AL). Статистическая значимость в каждой группе по сравнению со своим внутренним контролем указана с помощью крестиков (т.е. крестики на Rapa + инс. и Dexa + инс. указывают на статистическую значимость по сравнению с AL + инс.). Что касается эксперимента по устойчивости к стрессу, показанного на С и D, авторы настоящего изобретения следовали схеме, показанной на А. Рапамицин и дексаметазон вводили ip в течение 14 дней перед инъекцией DXR (день 0). После введения 24 мг/кг DXR животных контролировали на наличие признаков дистресса и фиксировали выживаемость (С и D). Группы STS, с неограниченным доступом и с неограниченным доступом + инс., описанные на С и D, представляли собой общие группы и имеют аналогичные значения на обоих графиках. (Е) Уровни глюкозы в крови у мышей, которым инъецировали ip метформин из расчета 50 мг/кг (солевой раствор в случае контрольных мышей). Выполняли односторонний анализ ANOVA, при этом различия р-значения <0,05 считали значимыми (р-значения <0,05, 0,01 и 0,001 указаны как *, * и *** соответственно).
[0016] ФИГУРА 2. Влияние ограничения глюкозы на чувствительность к DXR в 9 различных линиях раковых клеток мыши и человека. Контрольные группы культивировали в DMEM, дополненной 2,0 г/л глюкозы, тогда как группы с ограничением глюкозы культивировали в DMEM, дополненной 0,5 г/л глюкозы. Выживаемость определяли по снижению МТТ. Исследуемыми линиями раковых клеток были следующие: 4Т1 (рак молочной железы мыши), В16 (меланома мыши), GL26 (глиома мыши), С42В (рак предстательной железы человека), MCF-7 (рак молочной железы человека), HeLa (рак шейки матки человека), А431 (эпидермоидная карцинома человека), ACN (нейробластома человека) и MZ2-MEL (меланома человека).
[0017] ТАБЛИЦА 1. Содержание микронутриентов, обеспечиваемое рационом, имитирующим воздержание от пищи (FMD).
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0018] Далее будет приведена подробная ссылка на предпочтительные в данном документе композиции, варианты осуществления и способы по настоящему изобретению, представляющие собой наилучшие варианты для практического осуществления настоящего изобретения, которые на данный момент известны авторам настоящего изобретения. Масштаб на фигурах может не соблюдаться. Однако следует понимать, что раскрытые варианты осуществления являются всего лишь иллюстративными для настоящего изобретения, которое можно осуществлять в различных и альтернативных формах. Следовательно, раскрытые в данном документе конкретные детали не должны толковаться как ограничивающие, а всего лишь как иллюстративная основа для любого аспекта настоящего изобретения и/или иллюстративная основа для обучения специалиста в данной области техники различным вариантам использования настоящего изобретения.
[0019] За исключением примеров или случаев, где точно указано иное, все числовые величины в данном описании, указывающие на количества материала или условия реакции и/или применения, следует рассматривать как модифицированные словом "приблизительно" при описании наиболее широкого объема настоящего изобретения. Практическое осуществление в пределах заданных числовых значений, как правило, является предпочтительным. Также, если точно не указано иное, процентные значения, "части от" значений и соотношения значений представлены по весу; описание группы или класса материалов в качестве подходящих или предпочтительных для заданной цели в связи с настоящим изобретением подразумевает, что смеси любых двух или более представителей группы или класса являются в равной степени подходящими или предпочтительными; описание составляющих в химическом отношении относится к составляющим в момент добавления к любой комбинации, указанной в описании, и не обязательно препятствует химическим взаимодействиям между составляющими смеси сразу после смешивания; первое определение сокращения или другой аббревиатуры применяется ко всем последующим применениям в данном документе той же аббревиатуры и применяется с соответствующими изменениями к обычным грамматическим вариантам первоначально определенной аббревиатуры; и, если конкретно не указано иное, измерение свойства определяют с помощью аналогичной методики, которая указана ранее или позже для такого свойства.
[0020] Также следует понимать, что настоящее изобретение не ограничено конкретными вариантами осуществления и способами, описанными ниже, поскольку конкретные компоненты и/или условия могут, безусловно, меняться. Более того, используемая в данном документе терминология используется только в целях описания конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения и ни в коем случае не предназначена для ограничения.
[0021] Также необходимо отметить, что используемая в описании и прилагаемой формуле изобретения форма единственного числа включает форму множественного числа объектов, если в контексте явно не указано иное. Например, предполагается, что упоминание компонента в единственном числе включает в себя множество компонентов.
[0022] Везде в данной заявке, когда приводятся ссылки на публикации, раскрытия таких публикаций во всей своей полноте включены в данную заявку посредством ссылки для более полного описания известного уровня техники, к которому относится настоящее изобретение.
[0023] Сокращения
[0024] "AL" означает "с неограниченным доступом".
[0025] "FMD" означает рацион, имитирующий воздержание от пищи.
[0026] "STS" означает кратковременное голодание.
[0027] "DSR" означает дифференциальную устойчивость к стрессу.
[0028] "DSS" означает дифференциальную сенсибилизацию к стрессу.
[0029] "DXR" означает доксорубицин.
[0030] "Rapa" означает рапамицин.
[0031] "Dexa" означает дексаметазон.
[0032] "инс." означает инсулин.
[0033] "АМРК" означает 5'-АМР-активируемую протеинкиназу.
[0034] "ip" означает внутрибрюшинный.
[0035] Термины "килокалория" (ккал) и "калория" относятся к пищевой калории.
[0036] Термин "калория" относится к так называемой малой калории.
[0037] Термин "субъект" относится к человеку или животному, в том числе всем млекопитающим, таким как приматы (в частности высшие приматы), овца, собака, грызуны (например, мышь или крыса), морская свинка, коза, свинья, кошка, кролик и корова.
[0038] Термин "рацион, имитирующий воздержание от пищи" означает рацион, который обеспечивает субъекта видами ограниченных по калориям рационов, составленных таким образом, чтобы обеспечить изменения в отношении уровня глюкозы, кетоновых тел, IGF-1 и IGFBP1, аналогичных тем, что вызваны воздержанием от пищи, но при этом он способен обеспечивать высокую питательность и минимизировать чувство голода.
[0039] Согласно одному варианту осуществления предусматриваются способы лечения гипергликемии у субъекта, проходящего химиотерапию. Способ включает стадию идентификации субъекта, проходящего химиотерапию и получающего индуцирующее гипергликемию средство. Кратковременное голодание, рацион, имитирующий воздержание от пищи (FMD), или инсулин назначают субъекту в течение первого периода времени для предупреждения или устранения гипергликемии и сенсибилизации к химиотерапии, ассоциированной с повышенными уровнями глюкозы. В контексте данного варианта осуществления предупреждение гипергликемии или сенсибилизации означают снижение вероятности в том, что эти побочные эффекты будут возникать. Как правило, рацион FMD обеспечивает менее приблизительно 1000 килокалорий в день, тогда как STS не обеспечивает никаких калорий при его назначении. Согласно одному улучшенному варианту индуцирующее гипергликемию средство представляет собой ингибитор киназы или кортикостероид. Конкретные примеры индуцирующего гипергликемию средства включают рапамицин, стероидные лекарственные препараты, в том числе дексаметазон и т.п., и их комбинации. Согласно одному улучшенному варианту кратковременное голодание или рацион, имитирующий воздержание от пищи, повторяют несколько раз с предварительно определенными интервалами. Например, кратковременное голодание или рацион, имитирующий воздержание от пищи, могут повторяться с интервалами от двух недель до 2 месяцев. Обычно субъекту назначают нормальный рацион, т.е. период возобновленного приема пищи, в промежутке между этими повторами. В данном контексте нормальный рацион представляет собой рацион с достаточным потреблением калорий для поддержания веса пациента. Согласно одному улучшенному варианту нормальное потребление калорий обеспечивает субъекта 1500-2500 ккал, или 1800-2300 ккал, или 1800-2000 ккал.
[0040] Примеры протоколов STS можно найти в заявках на патенты США №12/430058 и №13/488590; полное раскрытие которых включено в данный документ посредством ссылки. Согласно одному варианту рацион STS предусматривает гипокалорийный или бескалорийный рацион. Рацион содержит диетические продукты, способные обеспечивать питательными веществами субъекта-человека, при этом обеспечивая не более 813-957 ккал (например, не более 700, 500, 300 или 100 ккал либо 0 ккал) суммарной энергии и не более 30-36 г (например, не более 20, 10 или 5 г либо 0 г) белка. Если в диетических продуктах присутствуют углеводы, то они несут в себе не больше половины энергии. Согласно одному улучшенному варианту субъекту можно назначать рацион STS/FMD в течение 3-10 последовательных дней перед проведением химиотерапии субъекту. Субъекту также можно назначать рацион в течение 24 часов после ее проведения. Предпочтительно субъекту можно назначать рацион в течение 3-10 последовательных дней как перед проведением химиотерапии субъекту, так и в течение 24 часов после ее проведения.
[0041] Согласно другому варианту рацион STS обеспечивает питательные вещества, при этом обеспечивая не более 11 ккал (например, не более 8, 5 или 2 ккал либо 0 ккал) энергии на кг веса тела субъекта в день и не более 0,4 г (например, 0,3, 0,2 или 0,1 г либо 0 г) белка на кг веса тела животного или человека в день. Если в рационе присутствуют углеводы, то они несут в себе не больше половины энергии. Согласно некоторым вариантам осуществления рацион может обеспечивать не более 700 ккал (например, 600, 400 или 200 ккал либо 0 ккал) суммарной энергии в день. Когда субъекту проводят химиотерапию, нормальные клетки, а не атипичные клетки, такие как раковые клетки, защищены у животного или человека. Например, животному или человеку можно назначать рацион в течение 3-10 последовательных дней перед проведением химиотерапии субъекту. Субъекту также можно назначать рацион в течение 24 часов после ее проведения. Предпочтительно субъекту можно назначать рацион в течение периода 3-10 последовательных дней как перед проведением субъекту химиотерапии, так и в течение 24 часов после ее проведения.
[0042] Согласно другому варианту протокол STS/FMD включает рационы, имитирующие воздержание от пищи. Например, субъект, страдающий раком, может воздерживаться от пищи в течение 48-140 часов перед проведением одного курса химиотерапии и в течение 4-56 часов после проведения химиотерапии. Предпочтительно субъекту, страдающему раком, назначают FMD в течение 48-140 часов перед проведением одного курса химиотерапии или в течение 4-56 часов после проведения химиотерапии.
[0043] Примеры рационов FMD можно найти в заявках на патенты США №14060494 и №14178953, а также публикации WIPO №WO 2011/050302 и публикации WIPO №WO 2011/050302; полное раскрытие которых включено в данный документ посредством ссылки. Обычно в протоколе FMD рацион субъекта заменяют на заранее определенное число дней (т.е. 5 дней). В течение этого периода субъекты пьют много воды. Для здоровых субъектов с нормальным весом (индекс массы тела или BMI в диапазоне 18,5-25) рацион используют один раз в месяц (5 дней рациона и 25-26 дней нормального рациона) в течение первых 3-х месяцев и каждые 3 месяца после этого (5 дней каждые 3 месяца). Вес субъекта измеряют и субъекту необходимо снова набрать не менее 95% веса, потерянного в ходе использования рациона, перед началом следующего цикла. Субъекты с BMI менее 18,5 не должны применять FMD, если только он не рекомендован лечащим врачом и не проводится под его наблюдением. Такой же режим (один раз в месяц в течение первых 3-х месяцев и один раз каждые 3 месяца после этого) можно применять для лечения или в дополнение к лечению всех состояний, перечисленных в патентных заявках. В заявке на патент США №14178953 предусматривается вариант рациона FMD с низким содержанием белка.
[0044] Согласно одному варианту FMD, изложенный в заявке на патент США №12/430058, применяется в способах, изложенных выше. В этом рационе предусмотрены показатели пищевой ценности в отношении калорий, макронутриентов и микронутриентов. Калории потребляют согласно весу тела потребляющего лица. Общее потребление калорий составляет 4,5-7 калорий на фунт (или 10-16 калорий на килограмм) в день 1 и 3-5 калорий на фунт (или 7-11 калорий на килограмм) в дни 2-5. На фигурах 12-14 представлены перечни нутриентов для дней с первого по пятый. Помимо макронутриентов рацион должен содержать менее 30 г сахара в день 1 и менее 20 г сахара в дни 2-5. Рацион должен содержать менее 28 г белков в день 1 и менее 18 г белков в дни 2-5. Рацион должен содержать от 20 до 30 грамм мононенасыщенных жиров в день 1 и 10-15 грамм мононенасыщенных жиров в дни 2-5. Рацион должен содержать от 6 до 10 грамм полиненасыщенных жиров в день 1 и 3-5 грамм полиненасыщенных жиров в дни 2-5. Рацион должен содержать менее 12 г насыщенных жиров в день 1 и менее 6 грамм насыщенных жиров в дни 2-5. Как правило, жиры во все дни получают из комбинации следующих: видов миндаля, орехов макадамии, орехов пекана, кокосового ореха, кокосового масла, оливкового масла и льняного семени. Согласно одному улучшенному варианту рацион FMD включает более 50% от рекомендованной суточной нормы пищевых волокон во все дни. Согласно дополнительному улучшенному варианту количество пищевых волокон составляет более 15 грамм в день во все пять дней. Рацион должен содержать 12-25 грамм глицерина в день для дней 2-5. Согласно одному улучшенному варианту глицерин предусмотрен в количестве 0,1 грамм на фунт веса тела/день.
[0045] Согласно одному улучшенному варианту FMD включает следующие микронутриенты (по меньшей мере 95% из источников неживотного происхождения): более 5000 ME в день (дни 1-5) витамина А; 60-240 мг в день (дни 1-5) витамина С; 400-800 мг в день (дни 1-5) кальция; 7,2-14,4 мг в день (дни 1-5) железа; 200-400 мг в день (дни 1-5) магния; 1-2 мг в день (дни 1-5) меди; 1-2 мг в день (дни 1-5) марганца; 3,5-7 мкг в день (дни 1-5) селена; 2-4 мг в день (дни 1-5) витамина В1; 2-4 мг в день (дни 1-5) витамина В2; 20-30 мг в день (дни 1-5) витамина В3; 1-1,5 мг в день (дни 1-5) витамина В5; 2-4 мг в день (дни 1-5) витамина В6; 240-480 мкг в день (дни 1-5) витамина В9; 600-1000 ME в день (дни 1-5) витамина D; 14-30 мг в день (дни 1-5) витамина Е; более 80 мкг в день (дни 1-5) витамина К; 16-25 мкг витамина В12 обеспечивают на протяжении всего 5-дневного периода; 600 мг докозагексаеновой кислоты (DHA, полученной из водорослей) обеспечивают на протяжении всего 5-дневного периода. Рацион FMD предусмотрен с высоким уровнем содержания микронутриентов (т.е. более 50 процентов по весу), полученных в основном из природных источников, в том числе капусты кормовой, орехов кешью, перца желтого стручкового, лука, лимонного сока, дрожжей, куркумы, грибов, моркови, оливкового масла, свекольного сока, шпината, томата, капусты листовой, крапивы, чабреца, соли, перца, витамина В12 (цианокобаламина), видов свеклы, тыквы мускатной, душицы, томатного сока, апельсинового сока, сельдерея, салата ромэн, шпината, тмина, апельсиновой кожуры, лимонной кислоты, мускатного ореха, гвоздики и их комбинаций. В таблице 1 представлен пример дополнения добавочными микронутриентами, которые могут предусматриваться в рационе FMD.
[0046] Таблица 1. Дополнение микронутриентами
[0047] Согласно другому варианту осуществления предусматривается комплект с рационами для осуществления способа, изложенного выше. Комплект с рационами включает первый набор с определенными порциями пищи для назначения субъекту первого рациона в течение первого периода времени, при этом первый рацион обеспечивает от 4,5 до 7 килокалорий на фунт веса тела субъекта в первый день и от 3 до 5 килокалорий на фунт веса тела субъекта для дней со второго по пятый первого рациона. Комплект с рационами включает порции пищи, которые обеспечивают менее 30 г сахара в первый день; менее 20 г сахара для дней со второго по пятый; менее 28 г белков в первый день; менее 18 г белков для дней со второго по пятый; от 20 до 30 грамм мононенасыщенных жиров в первый день; от 10 до 15 грамм мононенасыщенных жиров для дней со второго по пятый; от 6 до 10 грамм полиненасыщенных жиров в первый день; от 3 до 5 грамм полиненасыщенных жиров для дней со второго по пятый; менее 12 г насыщенных жиров в первый день; менее 6 грамм насыщенных жиров для дней со второго по пятый и от 12 до 25 грамм глицерина в день для дней со второго по пятый. Согласно одному улучшенному варианту комплект с рационами дополнительно включает порции пищи, достаточные для обеспечения приведенных выше микронутриентов. Согласно дополнительному улучшенному варианту к комплекту с рационами прилагаются инструкции, содержащие подробную информацию касательно изложенных выше способов.
[0048] Согласно улучшенному варианту из вариантов осуществления, изложенных выше, 5-дневное предоставление рациона предусматривает предоставление супов/бульонов, безалкогольные напитки, ореховые батончики и добавки. Рацион назначают следующим образом: 1) в первый день предоставляют рацион на 1000-1200 ккал с высоким содержанием микронутриентов, как изложено выше; 2) в течение следующих 4-х дней предоставляют суточный рацион на 650-800 ккал вместе с напитком, содержащим источник углеродного питания в виде заменителя глюкозы, обеспечивающим от 60 до 120 ккал.
[0049] Согласно другому улучшенному варианту из вариантов осуществления, изложенных выше, 6-дневный протокол применения рациона с низким содержанием белка предусматривает применение супов/бульонов, безалкогольных напитков, ореховых батончиков и добавок. Рацион назначают следующим образом: 1) в первый день предоставляют рацион на 1000-1200 ккал с высоким содержанием микронутриентов; 2) в течение следующих 3-х дней предоставляют суточный рацион на менее 200 ккал вместе с напитком, содержащим источник углеродного питания в виде заменителя глюкозы, обеспечивающим от 60 до 120 ккал. Этот источник-заменитель углеродного питания не влияет на активацию стволовых клеток вследствие эффекта воздержания от пищи; 3) в день 5 субъект потребляет нормальный рацион; и 4) в день 6 предоставляют дополнительные продукты для восстановления, состоящие из источника с высоким содержанием жира на 300 ккал, и питательную смесь из микронутриентов к продуктам для восстановления на 6-й день, состоящим из источника с высоким содержанием жира на 300 ккал, и питательную смесь из микронутриентов в добавление к нормальному рациону.
[0050] Согласно еще одному улучшенному варианту протокол рациона включает 6-дневное предоставление рациона с низким содержанием белка, который включает супы/бульоны, безалкогольные напитки, ореховые батончики и добавки. 1) В первый день предоставляют рацион на 1000-1200 ккал с высоким содержанием микронутриентов; 2) в течение следующих 3-х дней - суточный рацион на 600- 800 ккал, который содержит менее 10 грамм белка и менее 200 ккал от Сахаров; 3) в день 5 субъект получает нормальный рацион; и 4) в день 6 предоставляют дополнительные продукты для восстановления, состоящие из источника с высоким содержанием жира на 300 ккал, и питательную смесь из микронутриентов к продуктам для восстановления на 6-й день, состоящим из источника с высоким содержанием жира на 300 ккал, и питательную смесь из микронутриентов в добавление к нормальному рациону.
[0051] Несмотря на то, что рацион FMD охватывает практически любой источник жира, источники с высоким содержанием ненасыщенных жиров, в том числе источники мононенасыщенных и полиненасыщенных жиров, являются особенно полезными (например, омега-3/6 незаменимые жирные кислоты). Подходящие примеры мононенасыщенных источников пищи включают без ограничения арахисовое масло, маслины, орехи (например, виды миндаля, пекана, фисташек, кешью), авокадо, семена (например, кунжут), масла (например, оливковое, кунжутное, арахисовое, канолы) и т.д. Подходящие примеры полиненасыщенных источников пищи включают без ограничения грецкие орехи, семена (например, тыквы, подсолнечника), семя льна, рыбу (например, лосось, тунец, скумбрию), масла (например, сафлоровое, соевое, кукурузное). Первый рацион также включает компонент, выбранный из группы, состоящей из растительных экстрактов, минералов, омега-3/6 незаменимых жирных кислот и их комбинаций. Согласно улучшенному варианту такой растительный экстракт обеспечивает эквивалент 5 рекомендованных суточных порций овощей. Подходящие источники растительного экстракта включают без ограничения бок-чой, капусту кормовую, латук, спаржу, морковь, тыкву мускатную, люцерну, зеленый горошек, томат, капусту кочанную, капусту цветную, виды свеклы. Подходящие источники омега-3/6 незаменимых жирных кислот включают рыбу, такую как лосось, тунец, скумбрию, луфарь, меч-рыбу и т.д.
[0052] Согласно другому варианту предусматривается способ, основанный на введении метформина (N,N-диметилимиддикарбонимиддиамида) с целью имитации эффектов воздержания от пищи для устранения ассоциированных с гипергликемией цитотоксических эффектов химиотерапии и/или потенцирования/продления эффекта STS в отношении снижения прогрессирования опухоли при назначении во время периода возобновленного питания. Способ включает стадию идентификации субъекта, проходящего химиотерапию, и имеющего гипергликемию, и/или получающего индуцирующее гипергликемию средство, как изложено выше. Метформин вводят субъекту для устранения цитотоксических эффектов. Метформин вводят в диапазоне дозировок от 1 до 2,5 мг/день в зависимости от реакции на лекарственное средство у пациента. Метформин можно вводить в течение 1 дня, от 1 до 5 дней, от 1 до 10 дней или от 1 до 14 дней или дольше в зависимости от реакции у субъекта. Согласно другому варианту предусматривается способ лечения гипергликемии или негативных эффектов нормогликемии у субъекта, проходящего химиотерапию или другую терапию рака. Способ включает стадию идентификации субъекта, проходящего химиотерапию и получающего индуцирующее гипергликемию средство. Кратковременное голодание или рацион, имитирующий воздержание от пищи, или инсулин назначают субъекту в течение первого периода времени для предупреждения или снижения уровней глюкозы и сенсибилизации раковых клеток к химиотерапии или другой терапии рака. Подробности этого варианта в зависимости от назначения кратковременного голодания или рациона, имитирующего воздержание от пищи, аналогичны изложенным выше. Во время периода возобновленного питания субъекту назначают нормальный рацион в промежутке между назначением кратковременного голодания или рациона, имитирующего воздержание от пищи, как изложено выше. Метформин вводят субъекту во время этого периода возобновленного питания. Метформин вводят в диапазоне дозировок от 1 до 2,5 мг/день в зависимости от реакции на лекарственное средство у пациента. Метформин можно вводить в течение 1 дня, от 1 до 5 дней, от 1 до 10 дней или от 1 до 14 дней или дольше в зависимости от реакции у субъекта. Стадии назначения кратковременного голодания или рациона, имитирующего воздержание от пищи, и назначения периода возобновленного питания с введением метформина повторяют несколько раз с предварительно определенными интервалами. Как изложено выше, согласно одному улучшенному варианту эти стадии повторяют с интервалами от двух недель до 2 месяцев.
[0053] Согласно другому варианту осуществления предусматривается способ замещения или усиления эффекта FMD на сенсибилизацию раковых клеток. Способ включает стадию идентификации субъекта, получающего химиотерапию иди другую терапию рака. Затем метформин назначают субъекту путем введения субъекту. Согласно одному улучшенному варианту метформин вводят в диапазоне дозировок от 1 до 2,5 мг/день в зависимости от реакции на лекарственное средство у пациента. Метформин можно вводить в течение 1 дня, от 1 до 5 дней, от 1 до 10 дней, от 1 до 14 дней или от 1 до 60 дней или дольше в зависимости от реакции у субъекта.
[0054] Согласно другому варианту осуществления предусматривается способ обеспечения дифференциального стресса. Способ включает стадию идентификации субъекта с одним или несколькими из рака молочной железы, рака яичника, колоректального рака, меланомы, рака предстательной железы, рака шейки матки, эпидермоидной карциномы, нейробластомы или любого дополнительного типа рака. Метформин вводят субъекту для снижения уровней глюкозы и обеспечения дифференциальной сенсибилизации к стрессу для специфического уничтожения раковых, а не нормальных клеток. Метформин вводят в диапазоне дозировок от 1 до 2,5 мг/день в зависимости от реакции на лекарственное средство у пациента. Метформин можно вводить в течение 1 дня, от 1 до 5 дней, от 1 до 10 дней, от 1 до 14 дней или от 1 до 60 дней или дольше в зависимости от реакции у субъекта.
[0055] Следующие примеры предназначены для иллюстрации, но не ограничения объема настоящего изобретения. Хотя такие примеры являются типичными примерами, которые могут быть применены, альтернативно могут использоваться и другие процедуры, известные специалистам в данной области техники. Без сомнения, средний специалист в данной области техники без излишнего экспериментирования и основываясь на приведенных в данном документе идей может легко представить себе и произвести дополнительные варианты осуществления.
[0056] Настоящее изобретение было исследовано на мышиных моделях in vitro и in vivo. STS и FMD также были исследованы в различных клинических испытаниях, которые показали безопасность и возможность реализации этих двух вариантов соблюдения рациона. Было показано, что рацион FMD является таким же эффективным, как и STS в отношении индуцирования DSR.
[0057] Способы Рапамицин или дексаметазон вводили ежедневно внутрибрюшинно (ip) в течение периода 14 дней до начала кратковременного голодания (STS) или рациона, имитирующего воздержание от пищи (FMD). Окончание соблюдения рациона происходило одновременно с введением доксорубицина путем внутривенной инъекции. Мыши в группах с введением инсулина (инс.) также получали инъекции инсулина каждые 12 ч. за 48 ч. до введения доксорубицина. Затем за животными наблюдали на наличие боли или дистресса в течение последующих дней и фиксировали выживаемость (фигура 1А, С и D).
[0058] Метформин (50 мг/кг) разбавляли солевым раствором и вводили путем внутрибрюшинной (i.p.) инъекции. Уровни глюкозы в циркулирующей крови контролировали после введения метформина (фигура 1Е).
[0059] Рацион (для мышей) Мышей содержали на облученном корме для грызунов TD.7912 (Harlan Teklad). Вкратце, этот рацион содержит 3,Т5 ккал/г перевариваемой энергии, при этом калории обеспечиваются за счет белков, углеводов и жиров в процентном соотношении 25: 58: 17. Доступ к пище был неограниченным. В среднем мыши из контрольной группы потребляли 14,9 ккал/день (или 3,9 г/день). Экспериментальный рацион FMD основывался на скрининге питания, с помощью которого определяли ингредиенты, обеспечивающие высокую питательную ценность во время периодов низкого потребления калорий (Brandhorst, Wei et al., 2013). Перед предоставлением рациона FMD животных переводили в чистые клетки, чтобы предотвратить подъедание ими остаточного корма и копрофагии. Рацион FMD состоял из двух разных компонентов, обозначенных как рацион дня 1 и рацион дней 2-4, которые скармливали в этом порядке соответственно. Рацион дня 1 содержал 1,88ккал/г и был предназначен для адаптации мыши к периоду низкого потребления калорий в течение последующих дней кормления. Рацион дней 2-4 был одинаковым во все дни кормления и содержал 0,36 ккал/г.Рационы дня 1 и дней 2-4 скармливали со средним потреблением (~4 г) корма с неограниченным доступом контрольной группы каждые две недели. Вследствие разной калорийности предоставляемого рациона FMD мыши в этой когорте потребляли на ~50% меньше калорий в день 1 и потребляли 9,7% от потребляемых в контрольной когорте калорий в дни 2-4. Мыши потребляли всю предоставленную им пищу в каждый из дней режима FMD и не проявляли каких-либо признаков отказа от пищи. После окончания рациона дней 2-4 предоставляли корм TD.7912 с неограниченным доступом в течение 10 дней перед началом другого цикла FMD.
[0060] Рацион (для человека) Рацион FMD будет замещать нормальный рацион пациента, больного раком, в течение периода от 5 до 21 дней при максимуме 17 дней для большинства пациентов (см. ниже), при этом частота определяется на основании частоты применения и эффективности других видов лечения, при этом более частое применение необходимо в случае, когда другие виды лечения неэффективны в лечении рака. Способность пациента к восстановлению веса перед началом следующего цикла также должна приниматься во внимание, при этом пациенты с более тяжелыми симптомами, способные восстанавливать вес, получают рацион с той же частотой, что и другие виды лечения, а пациентам, вес которых не восстанавливается, или которые не способны вынести весь период рациона, FMD предписывается только после набирания ими нормального веса (вес перед началом лечения, а также с BMI больше 18). FMD состоит из компонентов, которые общепризнаны как безопасные (RGAS). Калории потребляются согласно весу тела субъекта. В день 1 общее потребление калорий составляет 4,5-7 калорий на фунт (или 10-16 калорий на килограмм). Рацион по меньшей мере на 90% должен быть растительного происхождения. В день 1 рацион должен содержать менее 30 г Сахаров, менее 28 г белков растительного происхождения, 20-30 грамм мононенасыщенных жиров растительного происхождения, 6-10 г полиненасыщенных жиров растительного происхождения и 2-12 г насыщенных жиров растительного происхождения. В дни 2-21 общее потребление калорий составляет 3-5 калорий на фунт (или 7-11 калорий на килограмм). В дни 2-21 рацион должен содержать менее 20 г Сахаров, менее 18 г белков растительного происхождения, 10-15 г мононенасыщенных жиров растительного происхождения, 3-5 г полиненасыщенных жиров растительного происхождения и 1-6 грамм насыщенных жиров растительного происхождения, 10-30 грамм глицерина, разбавленного в 1 литре воды/день, в пересчете на вес тела (10 грамм для лица весом 100 фунтов, 20 грамм для лица весом 200 фунтов и 30 грамм для лица весом 300 фунтов). Рацион также должен иметь высокую питательность, при этом содержать примерно 50% RDA (рекомендуемой суточной дозы) (ежедневно) витаминов, минеральных веществ + незаменимых жирных кислот. Минимальная продолжительность будет составлять 5-6 дней, а максимальная продолжительность 21 день (на основании данных о безопасности и нормативов практики ухода в клиниках с воздержанием от пищи).
[0061] Дозозависимый ответ in vitro линий раковых клеток на DXR: ограничение глюкозы применяли к клеткам за 24 часа до и через 24 часа после обработки DXR. Контрольные группы культивировали в DMEM, дополненной 2,0 г/л глюкозы, тогда как группы с ограничением глюкозы культивировали в DMEM, дополненной 0,5 г/л глюкозы. Выживаемость определяли по снижению МТТ.
[0062] Устойчивость к стрессу - самок мышей C57BL/6 возрастом 12 недель разделяли на следующие экспериментальные группы; с неограниченным доступом (скармливание с неограниченным доступом), STS/FMD, DXR, STS/FMD+DXR. С целью наблюдения реакции на каждую обработку в присутствии рапамицина и дексаметазона или в их отсутствие каждую группу представляли в трех повторностях, при этом на одну из совокупностей воздействовали рапамицином и на одну воздействовали дексаметазоном. Введение рапамицина выполняли в течение периода 14 дней, в конце которого высокую дозу доксорубицина вводили iv (24 мг/кг/мышь). Введение дексаметазона выполняли в течение периода 14 дней, в конце которого высокую дозу доксорубицина вводили iv (24 мг/кг/мышь). Животным, входящим в группы STS+DXR, скармливали FMD с очень низким содержанием калорий и не содержащий белка в течение 48 ч. перед инъекцией доксорубицина. После инъекции доксорубицина животных контролировали ежедневно и фиксировали выживаемость (фигура 1А, В и С). Мыши в группах с введением инсулина (инс.) также получали инъекции инсулина каждые 12 ч. за 48 ч. до введения доксорубицина.
[0063] Было замечено, что введение ингибитора киназы рапамицина, кортикостероидных лекарственных средств, таких как дексаметазон, и других индуцирующих гипергликемию лекарственных средств во время химиотерапии сенсибилизирует мышей к лекарственному средству, что приводит к повышенной смертности (фигура 1С и 1D). Кроме того, сенсибилизация животных была положительно ассоциирована с повышением уровня глюкозы в циркулирующей крови (фигура 1В). Однако, когда уровни глюкозы снижали с помощью STS, FMD или введения инсулина, это эффект сенсибилизации полностью или частично устранялся соответственно (фигура 1B-D). Эксперименты показывают, что введение инсулина, STS или FMD в комбинации с рапамицином и дексаметазоном: а) представляет эффективное средство снижения гипергликемического состояния, индуцированного рапамицином и дексаметазоном (фигура 1 В) и b) устраняет токсические эффекты, ассоциированные с гипергликемией, индуцированной этими двумя лекарственными средствами (фигура 1С и 1D).
[0064] Хотя иллюстративные варианты осуществления описаны выше, это не означает, что данные варианты осуществления описывают все возможные формы настоящего изобретения. Точнее, слова, используемые в описании, являются описательными, а не ограничивающими словами, и следует понимать, что различные изменения могут быть произведены без отступления от сути и объема настоящего изобретения. Кроме того, признаки различных реализуемых вариантов осуществления могут быть объединены с получением дополнительных вариантов осуществления настоящего изобретения.