Nanoshells hjælper med at dræbe brysttumorer

Brug af bittesmå guld "nanoshells" til at levere lidt varme til brysttumorceller, der allerede er behandlet med stråling, øger behandlingspotentialet ved behandlingen - ikke bare at krympe tumoren, men dræbe kræftstamcellerne, sagde forskere på The Methodist Hospital, Baylor College of Medicine og University of Texas M. D. Anderson Cancer Center i en rapport for Videnskabelig translationel medicin .

I undersøgelser af tumorceller dyrket i laboratoriet og af mus med de mest aggressive mus og humane tumorer, forskerne fandt ud af, at stråling plus guld-nanoshells opvarmet med en nær-infrarød laser ikke kun formindskede tumorerne, men reducerede befolkningen i kræftstamceller dramatisk, sagde Rachel Atkinson, Baylor -kandidatstuderende, der er første forfatter til rapporten. Hendes mentorer er Dr. Jeffrey Rosen, professor i molekylær og cellulær biologi og medlem af det NCI-udpegede Dan L. Duncan Cancer Center og Dr. Jenny C. Chang, en tidligere BCM -professor, der nu er direktør for Methodist Cancer Center. Begge er seniorforfattere af rapporten.

Atkinson sagde, "Jeg faldt over det, da jeg var førsteårig kandidatstuderende. Jeg arbejdede med stråling og kræftstamceller, som er resistente over for kemoterapi og strålebehandling. Jeg havde behandlet mine celler med stråling og forlod dem i weekenden. Da jeg vendte tilbage i mandags, Jeg var skuffet, fordi mine kræftstamceller var døde, og de normale celler var fine. "

Hun åbnede kuvøsen, og hendes briller dugede, gav hende et fingerpeg om, at temperaturen var steget i løbet af weekenden. Det var ledetråden om, at varme plus stråling syntes at være effektiv mod de genstridige stamceller.

Hun fulgte op med forskellige former for tumorceller og var ved at offentliggøre sine data, da hun lærte om en gruppe på MD Anderson, der brugte nanoshells til at levere hypertermi og til at sensitivere tumorer for strålebehandling. Disse originale undersøgelser havde vist hypertermi leveret gennem nanoshells øger perfusion af tumorer med ilt og forstyrrer også fokalt blodtilførslen til tumorer, begge forbedrer effektiviteten af ​​stråling. De besluttede at samarbejde for at bestemme, hvilken effekt varme leveret af nanoshells ville have i stærkt resistente tumorer hos mus.

Atkinson valgte to aggressive brysttumorer, der repræsenterer en af ​​de værste brystkræfttyper -tredobbelt negativ brystkræft, som mangler afgørende receptorer, der kan gøre det målrettet med specifikke lægemidler. Hun arbejdede også med mus, der havde humane tumorer af samme type.

Da hun alene behandlede tumorer med stråling, tumorer ville krympe, men en stor procentdel af de celler, der blev efterladt, var kræftstamceller, som kunne genvinde tumoren. Tilføjelse af bare lidt varme - fra 37 grader C (98,6 grader F) til 42 grader C (107,6 grader F) - via nanoshells reducerede bestanden af ​​stamceller dramatisk.

"Kræftstamcellerne var mere følsomme over for kombinationsbehandlingen end hovedparten af ​​tumoren. Dette er det stik modsatte svar, vi kun ser med stråling, " hun sagde.
Når Atkinson transplanterede celler fra de behandlede tumorer til mus, hun fandt ud af, at tumorer var mindre aggressive og syntes (fænotype) mere differentierede end tumorer kun behandlet med stråling. Da hun så på de tumorer, der voksede efter transplantation, hun fandt ud af, at de udifferentierede tumorer havde ændret sig, bliver mere differentieret med dannelsen af ​​kanaler og lumen typisk for brystarkitektur.

"Fordelen ved nanoshells er, at du ikke opvarmer hele musen, "sagde Rosen. Tidligere undersøgelser af virkningen af ​​varme på kræft har brugt opvarmning af hele kroppen, som kan have alvorlige bivirkninger. I dette tilfælde, guld nanoshells, som er 100-nanometer silica kugler med guldskaller, invadere tumoren gennem de utætte blodkar, der giver den næring. (Et nanometer er en milliarddel af en meter.) De brugte en speciel nær-infrarød laser til at opvarme nanoshells i cirka 20 minutter.

"Vi fokuserede på kræftstamcellerne, ikke kun svindet af tumoren. At reducere størrelsen på tumoren er ikke et godt slutpunkt. Du kan krympe tumoren med medicin eller stråling, men det dræber ikke stamcellerne, sagde Rosen, der er en pioner inden for området. "Det, Rachel viste ved hjælp af musemodeller og xenotransplantater, fører til kliniske forsøg hos patienter."

"Disse fund kan have enorme kliniske konsekvenser. Brug af guld -nanoshells med opvarmning og stråling kan eliminere kræftstamceller såvel som hovedparten af ​​tumoren, som kan forbedre overlevelse hos kvinder med brystkræft, "sagde Chang.

Atkinson fandt også ud af, at med tilføjelse af hypertermi kunne kræftcellerne ikke reparere skaden på deres DNA, og de fleste døde. Varmen forhindrede også cellerne i at øge niveauet af de fleste varmechokproteiner, hun sagde. Det eneste varmechokprotein, der steg, kan forklare, hvorfor nogle af stamcellerne udviklede sig til en mere differentieret tilstand.

En redaktørs opsummering i tidsskriftet bemærkede:"Selvom guld nanoshells stadig kræver yderligere test, hypertermi behandlinger er allerede i kliniske forsøg, og ioniserende stråling er en fast bestanddel af kræftterapi. Dette tyder på, at dobbelt hypertermi-strålingskræftterapi af Atkinson et al. skal kunne modtages i en klinisk setting. "