A 3D-s rákmodell feltárja, hogy a statikus mágneses mező hogyan javíthatja a sugárterápiát

A hasnyálmirigyrák köztudottan halálos betegség, ötéves túlélési aránya körülbelül 9%. Mivel a műtét csak a betegek 8-20%-ának megfelelő, a kemoterápia a leggyakoribb kezelés, a sugárkezelést még mindig ritkán alkalmazzák, és főként adjuváns lehetőségként.

A hasnyálmirigyrák sugárkezelését vizsgáló klinikai vizsgálatok egymásnak ellentmondó eredményeket hoztak, elősegítve a vitát az alkalmazható legjobb irányelvekről és a lehetséges előnyökről. A hasnyálmirigyrák köztudottan rezisztens a kemoterápiával és a sugárterápiával szemben egy rendkívül összetett tumor mikrokörnyezet (TME, a rákos elváltozást körülvevő szövetek) miatt, amelyet változatos sejtpopulációk és erős hipoxiás gradiensek jellemeznek.

Az újabb fejlett sugárterápiás módszerek, mint például az MR-vezérelt sugárterápia, amely MRI-t alkalmaz a sugárdózis irányítására, bizonyos előnyökkel járhat azáltal, hogy pontos információkat szolgáltat a TME-ről. Ezt fel lehet használni a kezelés optimalizálására. A mai napig azonban korlátozottak az ismeretek a sugárzás és az MR-vezérelt sugárterápiás rendszer statikus mágneses tere közötti kölcsönhatásról, és arról, hogy ez hogyan befolyásolhatja a rákos sejtek válaszreakcióit.

A hasnyálmirigyrákhoz hasonló komplex TME-k tanulmányozásához egy brit kutatócsoport kifejlesztett egy 3D-s polimer, rendkívül makropórusos állványmodellt. A kutatók a Surrey Egyetem, University College London és a Nemzeti Fizikai Laboratórium (NPL), létrehozta a többsejtű, nem állati modellt, hogy értékelje a statikus mágneses mező hatását a hasnyálmirigyráksejtek MR-vezérelt sugárkezelésre adott válaszára.

A hasnyálmirigy duktális adenokarcinómája összetett és erősen immunszuppresszív TME-vel rendelkezik, amely számos különböző sejttípust tartalmaz, beleértve a hasnyálmirigy-csillagsejteket, amelyek a rákos sejtek által aktiválva sűrű desmoplasiát (túlzott kötőszövetet) hoznak létre. Ez a desmoplasia a kaotikus rákos sejtnövekedéssel együtt az erek összeomlását és rendellenes, rendezetlen érhálózatok kialakulását okozza, akadályozva a kemoterápia beadását, és nagy hipoxiás kiterjedéseket hoz létre, amelyek rontják a sugárterápia hatékonyságát.

A 3D-s modell, amelyet a British Journal of Radiology, hasnyálmirigyrák sejteket, humán mikrovaszkuláris endothel sejteket és hasnyálmirigy-csillagsejteket tartalmaz. Egy külső, kollagénnel bevont rekeszből áll a csillag- és endoteliális sejtek növekedéséhez, valamint egy belső, fibronektinnel bevont rekeszből a rákos sejtek növekedéséhez. Ez az architektúra támogatja a különböző TME-sejtek növekedését és proliferációját, lehetővé téve a sejtek számára, hogy egyik kompartmentből a másikba vándoroljanak egy meghosszabbított, 37 napos megfigyelési időszak alatt. Fontos, hogy a modell képes replikálni a TME hipoxiás régióit.

Kutatásvezető Giuseppe Schettino és munkatársai 3D-s állványmodelljükkel vizsgálták a hasnyálmirigyráksejtek sugárzásra adott válaszát statikus mágneses térrel kombinálva. Besugározták a hipoxiának kitett mintákat (1% O₂) vagy normoxia (21% O₂) 6 MV fotonnal 1.5 T-s mező jelenlétében vagy hiányában, az NPL-nél erre a célra szolgáló berendezéssel. Ezután egy és hét nappal a besugárzás után figyelték a sejtek életképességét és a sejt apoptózisát.

Az eredmények szisztematikus tendenciát mutattak ki a hipoxiával összefüggő sugárvédelemre a hasnyálmirigyrák sejtjeiben a 3D-s állványzatban, megnövekedett tumorsejtek életképességével és csökkent sejtapoptózissal, amely mind a rövid, mind a hosszú távú elemzésekben látható. Pontosabban, az állványok besugárzása normoxiában az élő sejtek számának szignifikáns csökkenéséhez vezetett, míg a hipoxiában sugárzással kezeltek nem mutattak szignifikáns csökkenést. A csapat megjegyzi, hogy ez összhangban van a sugárvédelemre vonatkozó korábbi megállapításokkal in vitro hypoxia.

A kutatók arról számoltak be, hogy mind hipoxia, mind normoxia esetén a sugárzás hatásának kismértékű fokozódását figyelték meg statikus mágneses tér jelenlétében. A mágneses térnek való kitettség önmagában nem okozott toxicitást. Most azt tervezik, hogy megvizsgálják azokat a mechanizmusokat, amelyek felelősek az ilyen sugárzás fokozásáért a jövőbeli tanulmányok során.

„Fontos, hogy jó modellek álljanak rendelkezésre a nehezen kezelhető rákos megbetegedések új terápiás megközelítéseinek tesztelésére, mint például a képvezérelt sugárterápia, amely erős mágneses tereket alkalmaz” – mondja Schettino. „Mielőtt új megközelítéseket alkalmaznánk klinikailag, azokat jól ki kell értékelni és meg kell érteni a preklinikai szinten, ami általában olyan állatmodellek használatát igényli, amelyek nem mindig reprezentálják megfelelően az embert. Nem állati modellünk képes felmérni a mágneses tér sugárzási reakcióra gyakorolt ​​lehetséges hatását.

Az ionizáló sugárzás lágyítja a daganat mikrokörnyezetét

„Munkánk célja a rák sugárkezelésének javítása biológiailag optimalizáltabb megközelítésen keresztül” – mondja Fizika világ. „Elemeznünk kell, hogy a mágneses tér, a sugárnyaláb, valamint a sejtes és molekuláris folyamatok közötti kölcsönhatás hogyan változtathatja meg a normál és a rákos szövetek válaszreakcióit, és ezáltal a sugárterápia hatékonyságát. Az ilyen hatás vagy a hatás hiányának becslése hasznos az új klinikai vizsgálatok tervezésében és tervezésében.”

Schettino azt tanácsolja, hogy az NPL érdeklődik a többsejtű állványmodell protonsugarakkal és potenciálisan FLASH nyalábokkal történő alkalmazása iránt.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/3d-cancer-model-reveals-how-a-static-magnetic-field-can-enhance-radiotherapy/