Нанооболочки помогают уничтожать опухоли молочной железы
Использование крошечных золотых "нанооболочек" для доставки небольшого количества тепла к клеткам опухоли молочной железы, уже обработанным радиацией, повышает эффективность лечения — не только уменьшая опухоль, но и убивая раковые стволовые клетки. Об этом сообщили исследователи из The Methodist Hospital, Baylor College of Medicine и The University of Texas M. D. Anderson Cancer Center в отчёте для Science Translational Medicine.
В исследованиях опухолевых клеток, выращенных в лаборатории, и мышей с наиболее агрессивными мышиными и человеческими опухолями, учёные обнаружили, что радиация плюс золотые нанооболочки, нагретые лазером ближнего инфракрасного диапазона, не только уменьшали опухоли, но и резко сокращали популяцию раковых стволовых клеток. Об этом заявила Рейчел Аткинсон, аспирант Baylor и первый автор отчёта.
Аткинсон случайно обнаружила этот эффект, работая с радиацией и раковыми стволовыми клетками, устойчивыми к химио- и радиотерапии. Обработанные радиацией клетки за выходные погибли, а нормальные клетки остались в норме. Температура в инкубаторе за это время повысилась, что навело на мысль о комбинированном действии тепла и радиации.
Она продолжила исследования с разными типами опухолевых клеток и начала сотрудничество с группой из M.D. Anderson, которая использовала нанооболочки для доставки гипертермии и повышения чувствительности опухолей к радиотерапии. Ранее было показано, что гипертермия, доставляемая через нанооболочки, увеличивает перфузию опухолей кислородом и локально нарушает их кровоснабжение, что усиливает эффективность радиации.
Аткинсон выбрала две агрессивные модели тройного негативного рака молочной железы (TNBC), который лишён ключевых рецепторов для таргетной терапии. При лечении только радиацией опухоли уменьшались, но оставшиеся клетки в значительной степени были раковыми стволовыми клетками, способными восстановить опухоль. Добавление небольшого количества тепла (с 37°C до 42°C) с помощью нанооболочек резко сокращало популяцию стволовых клеток.
«Раковая стволовая клетка была более чувствительна к комбинированному лечению, чем основная масса опухоли. Это полная противоположность реакции, которую мы видим только на радиацию», — заявила Аткинсон.
Трансплантация клеток из обработанных опухолей мышам показала, что опухоли становились менее агрессивными и более дифференцированными по фенотипу, чем после лечения только радиацией. Выросшие после трансплантации опухоли демонстрировали более дифференцированное состояние с образованием протоков и просветов, типичных для архитектуры молочной железы.
«Преимущество нанооболочек в том, что вы не нагреваете всю мышь», — отметил Джеффри Розен. Ранее исследования эффекта тепла на рак использовали нагрев всего тела, что имеет серьёзные побочные эффекты. Золотые нанооболочки (100-нанометровые кремниевые сферы с золотой оболочкой) проникают в опухоль через негерметичные кровеносные сосуды. Для их нагрева использовался лазер ближнего ИК-диапазона в течение примерно 20 минут.
«Мы сосредоточились на раковых стволовых клетках, а не просто на уменьшении опухоли. Уменьшение размера опухоли — не лучший конечный результат. Вы можете уменьшить опухоль с помощью лекарств или радиации, но это не убивает стволовые клетки», — сказал Розен.
Аткинсон также обнаружила, что при добавлении гипертермии раковые клетки не могли восстановить повреждения своей ДНК и большинство из них погибало. Тепло также предотвращало увеличение уровня большинства белков теплового шока. Единственный белок теплового шока, уровень которого повышался, может объяснить, почему некоторые стволовые клетки переходили в более дифференцированное состояние.
«Эти результаты могут иметь огромное клиническое значение. Использование золотых нанооболочек с нагревом и радиацией может устранить раковые стволовые клетки, а также основную массу опухоли, что может улучшить выживаемость женщин с раком молочной железы», — сказала Дженни Чанг.
В редакторском резюме журнала отмечено, что, хотя золотые нанооболочки требуют дальнейших испытаний, методы гипертермии уже проходят клинические испытания, а ионизирующее излучение является основой терапии рака. Это говорит о том, что двойная терапия гипертермией и радиацией, предложенная Аткинсон и коллегами, должна быть применима в клинических условиях.