Индивидуальный итоговый проект по химии "Химия в лечении онкологических заболеваний"

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

«Гончаровская средняя общеобразовательная школа»
Суджанского района Курской области

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ИТОГОВЫЙ ПРОЕКТ

по предмету «Биология»

на тему:

«Химия в лечении онкологических заболеваний»

Выполнил:

учащийся 9 Б класса

Герасин Михаил Денисович

Руководитель проекта:

учитель биологии

Степанова Наталья Ивановна

г.Суджа

2022-2023г

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...3

Глава I 4

Что такое рак 4

Диагностика онкологических заболеваний с использованием химических препаратов 5

Химиотерапия 7

Таргетная терапия 9

Иммунотерапия 12

Глава 2 14

Заключение………………………………………………………………………16

Список литературы………………………………………………………………17

Введение

Ни одно заболевание не вызывает столько страхов и мифов как злокачественное новообразование или рак. Рак может появиться в любом органе или ткани в результате неправильного деления клеток. И с каждым годом количество заболевших становится все больше. Современная статистика говорит, что количество человек умирающих от этой болезни только увеличивается. Только в России за 2021 от рака умерло 283 тысячи человек .

Тема моего проекта – химия в лечении онкологических заболеваний

Опираясь на статистику заболеваемости я сформулировал проблему проекта: С каждым годом количество заболевших раком становится все больше и никто не застрахован от этой страшной болезни. Поэтому каждый должен знать о способах диагностики и лечения данной болезни.

Цель работы: собрать информацию о способах лечения онкологических заболеваний для повышения осведомленности о способах лечения рака.

Задачи:

Изучить причины возникновения и онкологических заболеваний.

Собрать информацию о основных методах лечения онкологических заболеваний.

Проанализировать принципы лечения рака различными способами.

Глава I Что такое рак

Злокачественные новообразования – это заболевания, в которых изменившиеся клетки организма начинают делиться без остановки, бесконтрольно и распространяются в окружающие ткани. В здоровом организме клетки тоже постоянно обновляются, рост и деление клеток происходит непрерывно. Когда клетки стареют или повреждаются, они умирают, и новые клетки занимают их место.

Однако при развитии рака этот упорядоченный процесс развития и деления клеток нарушается. Клетки становятся все более автономными т.е. перестают подчиняться системам регулирования в организме. Клетки злокачественной опухоли не стареют, не умирают, и размножаются с большой скоростью. Эти клетки могут делиться без остановки – так образуется опухоль.

Злокачественные опухоли (часто называют рак, хотя рак – это злокачественные опухоли из эпителиальной ткани, около 90% всех злокачественных новообразований) могут распространяться или проникать в близлежащие ткани. По мере роста злокачественной опухоли некоторые клетки могут отделиться от общей массы и распространятся через кровь или лимфатическую систему, сформировывая новые колонии опухоли в организме отдалённо от исходной опухоли, которые называются метастазами.

В отличие от злокачественных опухолей доброкачественные опухоли не проникают в близлежащие ткани и не распространяются по организму, растут медленно, не теряя автономности. Однако доброкачественные опухоли могут быть больших размеров и препятствовать нормальному функционированию организма.

Стадии развития онкологического заболевания

В зависимости от прогрессирования заболевания происходит деление онкологии на стадии. При первой стадии опухоль достигает небольших размеров и находится в пределах органа, вторая стадия отличается от первой увеличением опухоли в размерах, третья стадия - прорастание раковых клеток в ближайшие ткани и лимфу, четвертая стадия представляет собой активное прогрессирующие развитие опухоли и метастазирование в отдаленные органы. Все виды рака классифицируются по единой системе измерения патологического процесса в организме, которая помогает сравнивать значения центрам по борьбе с раком по всему миру. Буквенное и цифровое обозначение стадий онкологического заболевания раскрывается международной системой клинической классификацией рака, и имеет обозначение вне зависимости от вида рака. Для определения значений существует три критерия - величина раковой опухоли, метастазирование в лимфу и наличие метастазов в других органах.

Что же такое метастазы

Метастазирование - это перенос опухолевых клеток в организме, которые создают новые очаги в других органах. Виды рака не влияют на возможность появления множественных опухолей. Метастазы развиваются в три основных этапа: инвазия - перенос патогенных клеток в сосуды; течение этих клеток током крови, лимфы и полостных жидкостей, имплантация - приживание раковых клеток и образование вторичного опухолевого очага. Диагностика заболевания методом компьютерной томографии помогает обнаружить вид онкологического заболевания и образование метастазов в организме и подобрать эффективное лечение для улучшения картины заболевания.

Причины возникновения онкологических заболеваний

Не существует единой причины заболевания раком. На самом деле их огромное множество. Ежедневно тысячи людей по всему миру узнают о своем новом и опасном враге – онкологическом заболевании. По статистическим данным, до 2020 года стоит ожидать увеличение числа онкобольных в 2 раза – с 10 млн. до 20 млн.

По всему миру группы ученых предпринимают множественные попытки изучить загадку возникновения онкологических заболеваний и, признать честно, благодаря их трудолюбию прогресс в изучении этой проблемы достиг неимоверных высот.

Основные причины рака:

• Неправильное питание

• Ожирение, малоподвижный образ жизни

• Курение, употребление наркотиков, алкоголя

• Внешние факторы – воздействие радиации, промышленных выбросов

• Наследственность

• Вирусы

• Депрессия

• Ослабление иммунитета

Диагностика онкологических заболеваний с использованием химических препаратов

Чем раньше будет диагностировано заболевание , тем раньше можно будет приступить к лечению. К тому же обнаружение заболевания на ранних стадиях повышает шансы на выздоровление. На данный момент при диагностике онкологических заболеваний используются радиофармпрепараты.

Радиофармпрепараты представляют собой радиоизотопы, связанные с биологическими молекулами, при помощи которых можно целенаправленно взаимодействовать с определенными органами, тканями или клетками в организме человека. Эти радиоактивные препараты могут использоваться для диагностики, и, в возрастающей мере, для лечения болезней.

Количество радиофармпрепаратов, находящихся в клиническом использовании, быстро возрастает, что позволяет медицинским специалистам получить доступ к детальной информации об особенностях различных видов опухолей.

Радиофармпрепарат можно рассматривать как структуру, состоящую из радионуклида и транспортной молекулы с высокой аффинностью (или связывающей способностью) к ткани или определенной функции человеческого органа. Радиофармпрепарат может также состоять из одного лишь радиоизотопа, если он имеет соответствующие биологические свойства.

Радиофармпрепараты используются для визуализации исследуемых органов или тканей – этот процесс называется сцинтиграфией. Гамма-излучение, испускаемое радиоизотопом, принимается медицинским устройством, называемым гамма-камерой. Она позволяет неинвазивно получать изображения, которые отражают функцию исследуемого органа или ткани.

Наиболее широко используемым в диагностической ядерной медицине радиоизотопом является технеций-99м. Его можно связывать с несколькими конкретными молекулами, что позволяет диагностировать многие болезни, включая определенные виды рака. Например, технеций-99m-МДФ (метилен дифосфонат) широко используется для выявления костных метастазов, связанных с раком.

Химиотерапия

Химиотерапия заключается в применении лекарственных препаратов для уничтожения опухолевых клеток. Хотя идеальный препарат должен уничтожать опухолевые клетки без вреда для здоровых клеток, большинство препаратов действуют не так избирательно. На самом деле препараты разработаны так, чтобы наносить больший ущерб опухолевым клеткам, чем здоровым клеткам; как правило, это достигается при помощи препаратов, которые нарушают способность клеток к росту. Опухолевые клетки отличаются неконтролируемым и быстрым ростом. Однако поскольку здоровым клеткам также необходимо расти, а некоторые из них растут довольно быстро (например, клетки в костном мозге и клетки слизистой оболочки полости рта и кишечника), все химиотерапевтические препараты влияют на здоровые клетки и приводят к побочным эффектам.

Химиотерапия используется для лечения онкологических заболеваний. Она также может снизить вероятность рецидива рака, замедлить рост опухоли или уменьшить опухоли, вызывающие боль или другие проблемы.

Несмотря на то, что один химиотерапевтический препарат может быть эффективным для лечения некоторых видов онкологических заболеваний, часто врачи назначают одновременно несколько химиотерапевтических препаратов (комбинированная химиотерапия).

Типы химиопрепаратов используемых в химиотерапии

Препараты для химиотерапии делят на группы, в зависимости от химической структуры и механизма действия. Один и тот же препарат может работать разными способами и относиться к разным группам. Зная, к какой группе относится химиопрепарат, врач может прогнозировать лечебные и побочные эффекты, правильно спланировать курс лечения.

Цитостатики и цитотоксические препараты

Традиционно противоопухолевые препараты делят на две группы:

Цитостатические (цитостатики) останавливают размножение раковых клеток и запускают в них процесс запрограммированной клеточной смерти — апоптоз. К этой группе относят, в частности, фторурацил, цисплатин, доксорубицин.

Цитотоксические (цитотоксины) повреждают ядро, оболочку и другие компоненты клетки, приводят к её гибели.

Алкилирующие агенты

Самая старая группа средств для химиотерапии. Они так названы потому, что могут алкилировать различные молекулы, включая ДНК, РНК и белки. Препарат связывается с молекулой ДНК и приводит к ее разрыву во время удвоения в процессе деления клетки. В итоге запускается процесс запрограммированной клеточной гибели — апоптоз.

Алкилирующие агенты атакуют клетки на любой стадии клеточного цикла. Химиотерапия данными средствами эффективна при многих типах рака: легких, молочной железы, а также при саркомах, множественных миеломах, лимфоме, лейкемии.

Антиметаболиты

Эти препараты атакуют опухолевые клетки на стадии удвоения хромосом во время деления. Они нарушают синтез новых РНК и ДНК, занимая места нуклеотидов — «звеньев», из которых состоят цепочки нуклеиновых кислот. Антиметаболиты эффективны в качестве химиотерапии при раке кишечника, яичников, молочной железы, лейкемии.

Представители группы: 5-фторурацил, 6-меркаптопурин, капецитабин, гемцитабин, метотрексат.

Противоопухолевые антибиотики

Напоминают антибактериальные препараты, которые используются для лечения инфекций. Эти химиопрепараты повреждают ДНК опухолевых клеток и нарушают их размножение. Существуют разные группы антибиотиков для химиотерапии, одна из них — антрациклины. Эти препараты нарушают функции ферментов, которые необходимы для удвоения ДНК.

Представители антрациклинов: доксорубицин (адриамицин), эпирубицин, даунорубицин, идарубицин.

Представители противоопухолевых антибиотиков, не являющихся антрациклинами: блеомицин, митоксантрон, митомицин-С, актиномицин D.

Ингибиторы топоизомеразы

Молекула ДНК состоит из двух цепочек, закрученных в спираль. Для того чтобы скопировать ее во время деления клетки, спираль нужно «распутать». За эту функцию отвечает особый фермент топоизомераза. Существуют средства для химиотерапии, которые блокируют его, тем самым нарушая процессы клеточного деления. Ингибиторы топоизомеразы эффективны при раке желудка и кишечника, яичников, легких, при лейкозах.

Представители группы: топотекан, иринотекан, этопозид, тенипозид, митоксантрон.

Ингибиторы митоза

Средства для химиотерапии из этой группы имеют растительное происхождение. Они блокируют деление клеток, нарушая функцию микротрубочек и некоторых белков-ферментов. Ингибиторы митоза применяют для лечения рака молочной железы, легких, миеломы, лимфомы, лейкозов.

Представители группы: доцетаксел, паклитаксел, винбластин, винкристин.

Таргетная терапия

Инновационным методом лечения онкологии сегодня является таргетная терапия рака. Этот термин подразумевает лечение раковых заболеваний с использованием современных фармакологических препаратов, прицельно уничтожающих клетки рака, также препятствуют их росту, размножению и развитию.
Таргетная терапия может быть выбрана как самостоятельный метод лечения, или же, как вспомогательный метод при проведении химиотерапии для повышения эффективности последней. Все зависит от локализации опухоли, ее молекулярно-гистологической структуры, течения развития болезни и прочих факторов, связанных с новообразованием. От химиотерапии отличается избирательностью: действует только на раковые клетки, практически никак не затрагивая здоровые. Назначается только при строго определенных видах опухолей (если в клетках опухоли произошла мутация в одном из генов). При этом воздействие оказывается исключительно на атипичные клетки, не задевая нормальные.

В каких случаях назначают таргетные препараты?

Такие лекарства используют для остановки развития раковой опухоли и перехода активной стадии в хроническую.
Использование таргетных препаратов в комплексе с химиопрепаратами или лучевой терапией дает возможность уменьшить дозировку лекарств для химиотерапии, или снизить дозу от облучения.
Также таргетную терапию применяют для профилактики рецидивов (повторов) рака в будущем, а также с помощью таргетных препаратов можно контролировать процесс развития метастазов.
В результате низкой токсичности таргетных лекарств, таргетную терапию используют при наличии противопоказаний к проведению химиотерапии (к примеру, для возрастных или тяжелых пациентов).

Как действует таргетная терапия рака Лекарства, применяемые в рамках таргетной терапии, на молекулярном уровне распознают злокачественные клетки и действуют целенаправленно (таргетно) на них. Отличить здоровую клетку от опухолевой можно по наличию на мембране последней специфических белков-маркеров. Именно с этими белками связываются действующие вещества таргетных препаратов.

При этом иногда опухолевые клетки не несут на себе такие специфические белки. Поэтому специалисты всегда решают вопрос о целесообразности таргетного лечения в индивидуальном порядке, только после обследования пациента на наличие тех или иных онкомаркеров.

Прерывание биохимических сигналов

Процесс роста и деления любой клетки, в том числе и опухолевой, регулируется целой цепочкой, или так называемым каскадом химических реакций. В комплексе такая цепочка формирует сигнальный путь, в котором задействовано большое количество различных ферментов и других биоактивных молекул. Причем некоторые вещества, необходимые для размножения здоровых и злокачественных клеток, отличаются. Таргетные препараты прерывают этот сигнальный путь, блокируя действие специфических для онкоклеток соединений. Результатом становится остановка роста опухоли.

Подавление ангиогенеза

Быстрый рост новообразования требует усиленного питания и кровоснабжения. Поэтому раковые клетки продуцируют вещества, которые стимулируют образование сосудов, или ангиогенез. Некоторые таргетные препараты подавляют активность таких соединений.

Уничтожение клетки изнутри

Таргетные препараты, состоящие из так называемых малых молекул, связываются со специфическими рецепторами на поверхности раковых клеток и благодаря своим малым размерам проникают через мембрану. А затем, оказывая токсическое действие на определенные внутренние элементы клетки, вызывают ее гибель.

Химические препараты

используемые в таргетной терапии

В лечении хронического течения злокачественного заболевания крови и костного мозга (миелолейкозе) и раке желудочно – кишечного тракта хорошо зарекомендовал себя Иматиниб.
Значительно увеличивает результаты химиотерапии при опухоли молочной железы, органов дыхания, мочеполовой системы, толстой кишки – Авастин. Также он результативен при терапии агрессивного рака головного мозга – глиобластоме.
Авастин имеет второе название – бевацизумаб. Главный механизм его воздействия заключается в устранении разрастаний сосудов злокачественной опухоли. Начиная с первого курса терапии, заметно уменьшается сосудистая сетка злокачественной опухоли, ухудшается ее кровоснабжение, что приводит к замедлению роста самой опухоли. Дальнейшее применение Авастина приводит к переходу рака в стабильную не прогрессирующую (хроническую) форму.
При определенных видах злокачественных опухолей комбинация Авастина и Герпецитина показывает высокую эффективность терапии рака.

Нексавар применяют для терапии злокачественного новообразования в почках. Сочетанное лечение Нексаваром и Сунитинибом показывает результаты, поскольку опухоль останавливается в росте и развитии, самочувствие пациентов нормализируется, качество жизни повышается.

Тайверба – это лучший инновационный фармпрепарат. Сочетанный метод применения химиотерапии и Тайвербы используют при обширной опухоли молочной железы и метастазах. Например, сочетанная таргетная терапия Тайвербы и Кселоды показывает меньшую эффективность терапии.
Заметим, Тайверба показывает незначительный положительный результат в лечении опухоли и метастазов в головном мозге.

Иммунотерапия

Зачастую иммунная система не распознает опухоль как опасность. Таргетно действуя на определенные молекулы-мишени, можно заставить иммунитет атаковать злокачественно перерожденные клетки.

Иммунотерапия используется, чтобы стимулировать иммунную систему организма для борьбы с онкологическими заболеваниями. Эти методы лечения нацелены на особые генетические характеристики опухолевых клеток. Генетические характеристики опухолей не зависят от того, в каком органе организма развилась опухоль. Таким образом, эти препараты могут быть эффективными против многих типов онкологических заболеваний. Существует несколько различных видов лечения, которые врачи используют для стимулирования иммунной системы.

Модифицированные Т-клетки

Т-клетки — это клетки иммунной системы, которые могут распознавать и уничтожать чужеродные клетки. При этой форме лечения рака Т-клетки берут из крови больного раком. Затем в лаборатории врачи генетически модифицируют эти Т-клетки, так чтобы они распознавали и атаковали раковые клетки этого человека. Затем они возвращают модифицированные Т-клетки человеку.  Т-клетки являются эффективным методом лечения у людей с острым лимфобластным лейкозом, B-кле

Неспецифическая иммунотерапия

Модификаторы биологического ответа стимулируют здоровые клетки вырабатывать химические мессенджеры (медиаторы), которые улучшают способность иммунной системы обнаруживать и уничтожать опухолевые клетки. Это универсальные процессы, они не являются специфическими для определенных видов рака.

Интерферон (которого существует несколько видов) является самым известным и наиболее широко используемым модификатором биологического ответа. Интерферон естественно вырабатывается почти всеми клетками организма, однако его также можно изготовить биотехнологическим путем. Несмотря на то, что точные механизмы действия интерферона не совсем изучены, интерферон играет роль в лечении некоторых видов онкологических заболеваний, например злокачественной меланомы.

Интерлейкины — это мессенджеры, вырабатываемые определенными клетками иммунной системы (активированными Т-клетками). Назначение интерлейкинов может способствовать лечению метастатической меланомы и может быть полезным при раке почки. Интерлейкин 2, который вырабатывается определенными лейкоцитами, также может быть эффективным при почечно-клеточной карциноме и метастатической меланоме.точными лимфомами и множественной миеломой.

Глава II

Практическая часть

С каждым годом количество заболевших раком становится все больше и никто не застрахован от этой страшной болезни. Поэтому каждый должен знать о способах диагностики и лечения данной болезни. Для решения данной проблемы мною было принято решение изготовить буклет. В изготовленном мной буклете собрана основная информация о лечении онкологических заболеваний из первой главы проекта, но изложенная в сжатой и упрощенной форме. Буклет может быть использован для повышения осведомленности граждан.

Информация изложенная в буклете:

• Признаки онкологических заболеваний

• Основные методы лечения онкологических заболеваний

• Применение и принцип работы химиотерапии

Для изготовления буклета мною использовалась программа Microsoft Publisher. Буклет выполнен на листе бумаги формата А4.

Первым делом я приступил к сбору информации. Следующим шагом была фильтрация информации и ее компоновка в единое целое. Потом я приступил к поиску иллюстраций для буклета. Завершающим этапом создания продукта было размещение информации на листе и ее последующее оформление.

Изготовленный буклет показал свою эффективность в распространении информации собранной в проекте. Следовательно, он может использоваться для решения проблемы проекта.

Заключение

Исследования в области онкологии не перестают проводиться. Ученые ищут новые возможности, делают открытия. Еще много предстоит работы. Новые методы лечения рака основаны на максимальном сохранении здоровых тканей и клеток с умеренным уровнем вмешательства в организм.

В ходе написания проекта была достигнута основная цель, а именно была собрана информация о способах лечения онкологических заболеваний.

Кроме того, были решены следующие задачи проекта:

• Изучены причины возникновения онкологических заболеваний. В настоящее время около 30–50% раковых заболеваний поддаются профилактике при условии исключения факторов риска и осуществления ряда научно обоснованных стратегий профилактики. Кроме того, бремя онкологических заболеваний можно снизить за счет раннего выявления рака и оказания пациентам надлежащего лечения и ухода. Многие виды рака поддаются излечению с высокой вероятностью успеха при условии их выявления на ранних стадиях и проведения надлежащей терапии

• Собрана информация о основных методах лечения онкологических заболеваний. Лечение рака- комплексный процесс. Для уничтожения рака или остановки его прогрессирования используют высокотехнологичную хирургию, точную и безопасную лучевую терапию, химиотерапию, гормональную терапию, а также инновационные способы, такие как интервенционная радиология, иммунотерапия, таргетная терапия.

• Проанализированы принципы лечения рака различными способами. Во время сбора информации я убедился в том, что существует множество современных методов лечения онкологических заболеваний и они показывают большую эффективность.

Список литературы

https://ru.wikipedia.org/wiki/Химиотерапия

https://ru.wikipedia.org/wiki/Онкология

https://nmicr.ru/meditsina/onkologicheskie-zabolevaniya-i-programmy-lecheniya-raka/

https://medsi.ru/articles/metody-lecheniya-raka/

Принципы лечения онкологических заболеваний - онкологические заболевания; - Справочник MSD Версия для потребителей (msdmanuals.com)