Радиомодифицирующие агенты — факторы, способные изменять (ослаблять или усиливать) радиочувствительность клеток, тканей и организма в целом. В конце 40-х — начале 50-х гг. 20 в., когда возникла реальная угроза возникновения массовых лучевых поражений человека (см. Лучевая болезнь, Лучевые повреждения), проблема изыскания Р. а. начала развиваться наиболее активно. В начале 50-х появились первые сообщения, обоснованны эксперименте на животных, о возможности ослабления летального действия ионизирующих излучений путем введения в организм перед облучением некоторых химических соединений, которые получили название радиопротекторов (противолучевых, или радиозащитных, средств). Сам процесс ослабления лучевого поражения назвали химической, или фармакохимической противолучевой защитой.
Количественным выражением эффекта радиосенсибилизации служит фактор изменения дозы (ФИД), представляющий собой отношение дозы ионизирующего излучения, действующего вместе с радиосенсибилизатором, к дозе ионизирующего излучения, вызывающей тот же эффект, но без сенсибилизатора.
Не менее активно шел поиск средств, усиливающих лучевое поражение, т.к. радиорезистентность многих форм злокачественных опухолей не позволяла провести облучение в нужной дозе из-за опасно необратимого повреждения окружающих опухоль тканей. Средства, вызывающие снижение радиорезистентности клеток и тканей, получили название радиосенсибилизаторов.
Любые биологические объекты в бескислородной среде имеют минимальную радиочувствительность. С увеличением парциального давления (напряжения) кислорода в среде их радиочувствительность увеличивается, подчиняясь определенной закономерности. Этот феномен получил название кислородного эффекта. Английский радиолог Грей (L.Н. Gray) в 1953 г. впервые предложил для избирательного усиления действия облучения на ткань злокачественных опухолей использовать облучение в условиях дыхания чистым кислородом при атмосферном давлении или под давлением до 3×105 Па (около 3 атм) в специальной барокамере. Разработанные им методы получили соответственно названия оксигенорадиотерапия и оксигенобарорадиотерапия (облучение в условиях гипербарической оксигенации). В случае усиления лучевого поражения возможны три варианта результатов применения радиомодифицирующих агентов: 1) аддитивность, когда результат совместного действия Р. а. и облучения равен сумме эффектов каждого из них; 2) синергизм, когда результат совместного действия Р. а. и облучения превосходит эффект ожидаемый от аддитивного действия; 3) потенцирование, когда действие облучения, как и при синергизме, усиливается Р. а., который сам себе (в отличие от синергизма) наблюдаемого эффекта не вызывает. Радиобиологическим обоснованием метода явилось существование в большинстве опухолей из-за несовершенства их кровоснабжения гипоксических клеток, в которых напряжение кислорода очень низкое (0—10 мм рт. ст.). Оксигенация этих клеток в соответствии с кислородным эффектом должна привести к повышению их радиочувствительности. При этом нормальные ткани, напряжение кислорода в которых достаточно высокое (40 мм рт. ст. и выше), уже при дыхании атмосферным воздухом обладают максимальной радиочувствительностыо, и при дополнительной оксигенации она заметно не усиливается. Однако оказалось, что даже при дыхании кислородом под давлением 4×105 Па (около 4 атм) до 30% опухолевых клеток не насыщается кислородом до такой степени, как это нужно для повышения их радиочувствительности, ибо кислород не доходит до участков, наиболее отдаленных от капилляров, активно расходуясь но пути. С целью нивелировать этот недостаток с начала 70-х гг. разрабатываются методы повышения радиочувствительности гипоксических клеток опухолей с помощью химических радиосенсибилизаторов. Для этого используют соединения, обладающие электрон-акцепторными свойствами. Имитируя действие кислорода (его сродство к электрону), такие соединения избирательно повышают радиочувствительность клетки в гипоксических условиях. Соединения, проявляющие электрон-акцепторные свойства, представляют большой практический интерес, т.к. в отличие от кислорода они медленнее обмениваются и поэтому проникают в более отдаленные аноксические зоны опухоли. Ряд производных нитроимидазола (метранидазол, мизанидазол и др.) проявляют значительную радиосенсибилизирующую эффективность в отношении большого числа опухолей мышей и крыс. При этом для достижения одного и того же эффекта требуются дозы ионизирующего излучения меньшие, чем при облучении без радиосенсибилизаторов (ФИД 1,5—1,8). Ограничения клинического использования этих препаратов связаны с ослаблением специфического эффекта при фракционированном облучении и с их побочным действием — нейротоксичностью. Однако преимущества соединений с электрон-акцепторными свойствами заставляют интенсивно продолжать работы, направленные на преодоление этих ограничений.