Наночастицы золота в опухолях могут улучшить лучевую терапию рака
Рак — вторая по распространённости причина смерти в мире. В 2018 году было зарегистрировано 18,1 млн новых случаев и 9,5 млн смертей, связанных с раком. К 2040 году ожидается рост до 29,5 млн новых случаев и 16,4 млн смертей в год.
Около 50% всех пациентов с раком могут получить пользу от лучевой терапии. Примерно половина из них диагностируется достаточно рано, чтобы их рак мог быть излечим. Для многих видов рака, включая рак молочной железы, простаты, шейки матки, головы и шеи, лёгких и мозга, лечение включает лучевую терапию. Однако, поскольку радиация разрушает и здоровые клетки, дозы ограничены.
Побочные эффекты ограничивают дозу облучения
Ограничивающий фактор в лучевой терапии — дозы, достаточно высокие для лечения опухолей высокого риска, также повреждают окружающие здоровые ткани. Сейчас мы находимся на пределе дозы, которую можно дать пациентам. Для улучшения выживаемости нужны новые методы, которые повышают эффективность облучения и снижают побочные эффекты.
Один из способов — сделать клетки опухоли более чувствительными к излучению. Многообещающие результаты показало использование наночастиц золота в качестве радиосенсибилизаторов. Эти частицы можно вводить внутривенно, и они накапливаются в опухоли, используя несовершенные стенки её кровеносных сосудов, которые становятся «протекающими» из-за быстрого роста.
Наночастицы золота взаимодействуют с рентгеновскими фотонами при лучевой терапии, что приводит к образованию электронов. Электроны взаимодействуют с молекулами воды, производя свободные радикалы, которые могут повреждать клетки.
Нацеливание на взаимодействия внутри опухоли
В этой работе обсуждается важность изучения того, какие клеточные компоненты в микроокружении опухоли поглощают наночастицы золота и становятся радиосенсибилизированными. Особый интерес представляют активированные фибробласты, которые связаны с заживлением ран и обладают противоопухолевыми свойствами.
Однако опухолевые клетки могут рекрутировать активированные фибробласты, превращая их в фибробласты, ассоциированные с раком (CAFs). Вместо противоопухолевых свойств CAFs способствуют пролиферации и метастазированию опухолей.
Функция CAFs поддерживает идею о том, что опухоли — это «раны, которые не заживают», и нацеливание на CAFs может улучшить результаты лечения.
Исследование по включению наночастиц золота в протоколы лучевой терапии преследовало три цели:
- Усилить уничтожение опухолевых клеток.
- Нацелиться на CAFs.
- Защитить фибробласты.
Для эффективности радиосенсибилизации клетки, связанные с ростом рака, должны иметь высокое поглощение частиц, а полезные клетки — низкое. Это делает целевые клетки более уязвимыми к лучевой терапии при дозах, которые пациенты могут переносить.
Результаты на 3D-опухолях, выращенных в лаборатории, обнадёживают. CAFs имели наибольшее поглощение наночастиц золота на клетку — почти в три раза больше, чем раковые клетки, в то время как фибробласты поглощали относительно мало частиц. Это также привело к большему увеличению повреждения ДНК в CAFs по сравнению с другими типами клеток, что снижало активность CAFs и замедляло рост опухоли.
Эта разница в повреждении ДНК из-за селективного нацеливания на CAFs может позволить наночастицам золота стать эффективным инструментом в будущей лучевой терапии рака, помогая минимизировать повреждение здоровой ткани и улучшая локальную дозу облучения опухоли.
Исследование показывает, что использование наночастиц золота в качестве радиосенсибилизатора позволяет наносить больше повреждений CAFs — элементу, который в значительной степени влияет на прогрессирование рака. Эта работа станет основой для более эффективного режима лечения в ближайшем будущем. Построение модели, точно отражающей взаимодействия внутри микроокружения опухоли, необходимо для улучшения результатов лечения пациентов.