Локальная гипертермия позволяет интраоперационно избавиться от опухолевых клеток в сосудах

M.J. Ware и коллеги предложили новаторскую разработку – устройство, с помощью которого можно устранить инвазировавшие в кровеносные сосуды клетки злокачественных новообразований, что необходимо для достижения отрицательного хирургического края при резекции опухоли.

По их словам, интраоперационное нагревание участков иссекаемых тканей до 41-46°C в течение 10 минут приводит к гибели раковых клеток. Для данного эксперимента авторы использовали in vitro- и in vivo-модели протоковой аденокарциномы поджелудочной железы – опухоли, часто инвазирующей сосуды брыжейки.

Известно, что резекция опухоли по отрицательному краю – важное условие, от которого зависит вероятность рецидива заболевания и прогноз для жизни пациента. Однако, добиться этого не всегда представляется возможным: нередко в опухолевый процесс оказываются вовлечены соседствующие структуры, в частности, кровеносные сосуды. Зачастую в случаях локального распространения опухоли хирургическое лечение противопоказано, так как манипуляции на тканях провоцируют отсоединение ещё большего количества раковых клеток и дальнейшее метастазирование.

Результаты работы при помощи CorleyWare, патология — инвазия раковых клеток в верхнюю брыжеечную артерию. (A)- бедренная артерия, не обработанная гипертермически, (B) – бедренная артерия после воздействия температуры 46 °C в течение 10 мин, (C) — бедренная артерия после воздействия температуры 55 °C в течение 10 мин. Снимок внутренней оболочки (D) – интактной и (E) – обработанной 46 °C в течение 10 мин бедренной артерии, полученный с помощью сканирующего электронного микроскопа. (F) — подкожно-жировая клетчатка, окружающая сегмент артерии, обработанный гипертермически. (G) – мышечная оболочка и эндотелий этого сегмента. (H) – участок тонкой кишки. Справа – увеличенные изображения.

Работа проводилась на различных линиях клеток протоковой аденокарциномы поджелудочной железы человека in vitro, на свиньях — еx vivo и in situ на мёртвых животных, а также на мышах в режиме in vivo. Цитотоксичность оценивалась при помощи ДНК-связывающих флуоресцентных меток DRAQ7.

Результаты работы при помощи CorleyWare, патология — инвазия раковых клеток в верхнюю брыжеечную артерию. (A)- бедренная артерия, не обработанная гипертермически, (B) – бедренная артерия после воздействия температуры 46 °C в течение 10 мин, (C) — бедренная артерия после воздействия температуры 55 °C в течение 10 мин. Снимок внутренней оболочки (D) – интактной и (E) – обработанной 46 °C в течение 10 мин бедренной артерии, полученный с помощью сканирующего электронного микроскопа. (F) — подкожно-жировая клетчатка, окружающая сегмент артерии, обработанный гипертермически. (G) – мышечная оболочка и эндотелий этого сегмента. (H) – участок тонкой кишки. Справа – увеличенные изображения.

Принцип работы нового устройства, именуемого CorleyWare, основан на избирательной чувствительности опухолевых клеток к гипертермии. В отличие от ныне существующих аппаратов для радиочастотной абляции, стандартно поддерживающих в тканях температуру 70°C в течение 5 мин, CorleyWare не вызывает коагуляционного некроза с последующим воспалением в окружающих здоровых тканях. Этот эффект нежелателен ещё и потому, что способствует локальному тромбообразованию и ишемии нижележащих отделов, а в случаях, когда воздействие оказывается на артерии, может приводить к формированию псевдоаневризм и дальнейшему разрыву артериальной стенки.

В ходе эксперимента был найден оптимальный температурный режим, позволяющий воздействовать на клетки карциномы, не разрушая при этом здоровые, — 41-46°C. Наиболее эффективная продолжительность воздействия составила 10 минут.

Опухоль после цикла гипертермической обработки. Длина отрезка жёлтого цвета составляет 2 см, стрелка указывает на обработанный участок опухоли.

Методами протеомики были выявлены биохимические каскады, которые нарушаются при гипертермии, создаваемой CorleyWare; эти каскады включали в себя EGF, MAP-киназу, аденозин-монофосфат-активируемую протеинкиназу (AMPK) и IL-8.

Опухоль после цикла гипертермической обработки. Длина отрезка жёлтого цвета составляет 2 см, стрелка указывает на обработанный участок опухоли.

В добавление к сказанному, полученные в ходе работы данные позволяют предположить, что таким методом можно воздействовать на стволовые раковые клетки, ответственные за рецидивирование опухоли и резистентность к лечению. На сегодняшний день не существует утверждённых препаратов, которые могли бы прицельно уничтожать эту популяцию клеток внутри новообразования, хотя и есть информация о том, что некоторые молекулы, в частности, короткие интерферирующие РНК, способные сокращать их численность.

В ходе эксперимента однократный 10-минутный цикл нагревания in vitro привёл к гибели более 95% клеток, предполагаемо являющихся стволовыми раковыми клетками (в качестве определяющих признаков использовались наличие поверхностных маркёров CD24 и CD44 и способность к формированию т.н. «опухолевой сферы» — структуры, типично образуемой стволовыми раковыми клетками).

Как сообщают учёные, эффект разницы температур может быть усилен за счёт охлаждения вышележащих кровеносных сосудов, а также эффективным может быть использование вазодилатирующих средств перед нагреванием тканей при помощи CorleyWare. Прибор может быть доработан таким образом, чтобы внутренняя его часть могла доставлять химиотерапевтические препараты в операционное поле.

Разработка, продемонстрировавшая столь многообещающие результаты в исследовании на животных, в скором времени будет проходить испытания в клинике.

Подготовила Елизавета Спила

Источник: https://www.nature.com/articles/s41598-017-10508-6

 

 

Автор публикации

не в сети 19 часов

Редакция

Комментарии: 0Публикации: 608Регистрация: 11-07-2017

Добавить комментарий

Авторизация
*
*
Регистрация
*
*
*
Генерация пароля