Чего боится раковая клетка: Раковые клетки не любят

Крупная американская клиника имени Джона Хопкинса наконец рассказала правду о раке.

После того, как много лет людям говорили, что химиотерапия — единственный способ возможного уничтожения раковых образований, клиника Джона Хопкинса начинает рассматривать альтернативные пути.

1.Каждый человек имеет раковые клетки в организме. Эти раковые клетки не обнаруживаются в стандартных тестах, пока они не размножились до нескольких миллиардов. Когда врачи говорят больным раком, что нет больше раковые клетки в их телах после лечения, это просто означает, что тесты не в состоянии обнаружить раковые клетки, потому что они еще не достигли определенной численности. 

2.Раковые клетки возникают от 6 до 10 и более раз в течение жизни человека. 

3.Когда иммунная система человека сильна, раковые клетки будут уничтожены и предотвращается размножение и формирование опухолей. 

4.Когда у человека есть рак, это означает, что человек испытывает дефицит ряда питательных веществ. Это может быть связано с генетическими, экологическими, пищевыми факторами или образом жизни. 

5.Чтобы преодолеть нехватку в питании, необходимо изменение диеты, включая добавки, которые укрепят иммунную систему. 

6.Химиотерапия приводит к отравлению быстро растущих раковых клеток, она также разрушает быстро растущие здоровые клетки в костном мозге, желудочно-кишечного тракте и т.д., и может привести к повреждению органов, таких как печень, почки, сердце, легкие и т.д. 

7.Радиация, разрушая раковые клетки, также вызывает ожоги, шрамы и повреждает здоровые клетки, ткани и органы. 

8.Первоначальное лечение химиотерапией и радиацией часто уменьшает размер опухоли. Однако длительное применение химиотерапии и радиации не приводят к дополнительному уничтожению опухоли. 

9.Когда тело обременено многочисленными токсинами из-за химиотерапии и радиации, иммунная система оказывается либо скомпрометированной, либо уничтоженной, поэтому человек может поддаться атакам различных видов инфекций и получить осложнения. 

10. Химиотерапия и радиация может заставить раковые клетки мутировать и стать устойчивыми, а также не поддающимися к уничтожению. Хирургическая операция также может вызвать распространение раковых клеток в другие места. 

11.Эффективный способ борьбы с раком – заставить раковые клетки голодать, не кормить их продуктами питания, необходимыми для существования.

Чем же раковые клетки питаются?

1.Сахар является главной пищей раковых клеток. Отключив сахар, отсекается важнейший путь поставки питания раковым клеткам.

Примечание: Заменители сахара, такие как NutraSweet, Equal, и т.д. сделанные на основе аспартама, также вредны. Лучшей естественной заменой был бы мед Манука или патока, но только в очень небольших количествах. Поваренная соль имеет химические добавки, которые придают ей белый цвет. Лучшей альтернативой являются аминокислоты Брэгга или морская соль. 

2.Молоко заставляет организм производить слизи, особенно в желудочно-кишечном тракте. Рак питается слизью. Отрезав молоко, и употребляя несладкое соевое молоко, вы обрекаете раковые клетки на голод. 

3.Раковые клетки процветают в кислой среде. Мясная диета является кислой, и поэтому лучше всего есть рыбу, и немного курицы, а не говядину или свинину. Мясо скота также содержит антибиотики, гормоны роста и паразитов, что очень вредно, особенно для людей, больных раком. 

4. Диета, состоящая из 80% свежих овощей и соков, цельного зерна, семян, орехов и небольшого количества фруктов помогают телу воссоздать щелочную среду. Около 20% пищи может быть приготовленной, в том числе, это могут быть бобы. Свежие овощные соки обеспечивают организм живыми ферментами, которые легко усваиваются и достигают клеточного уровня в течение 15 минут, это питает и укрепляет рост здоровых клеток. 

Для получения живых ферментов, необходимых для построения здоровых клеток, нужно пить свежий овощной сок и есть некоторые сырые овощи 2 или 3 раза в день.

Почему раковые клетки боятся физических упражнений?

Известно, что физические упражнения снижают риск развития некоторых онкологических заболеваний, в том числе и рака молочной железы. Большинство проведенных исследований свидетельствует о довольно прочной статистической взаимосвязи между физической активностью и развитием онкологических процессов.

И все же какой бы точной не была статистика, она не дает ответов на то, как занятия спортом защищают организм от рака. Исследовать молекулярные механизмы на клеточном уровне попробовали ученые из Копенгагенского университета (University of Copenhagen), Дания. Результаты их работы опубликованы в журнале «Cancer Research».

Для проведения исследования ученые взяли образцы крови у нескольких женщин, которые успешно вылечились от рака груди, после того как они 2 ч занимались физическими упражнениями.

Далее из этой крови выделяли сыворотку и добавляли ее в культуру онкоклеток. Как оказалось, раковые клетки начинали хуже расти и медленнее делиться в этой среде, а также становились более чувствительными к внешним стрессовым факторам.

Чтобы выяснить, какие именно молекулы в сыворотке крови после физических упражнений подавляют рост раковых клеток, ученые повторили эксперимент с участием нескольких здоровых женщин и нескольких пациенток с недавно диагностированными опухолями — и у тех, и у других кровь брали до и после 2-часовых занятий физкультурой.

Уровень адреналина (и норандреналина) в крови действительно повышается после физической нагрузки, особенно если нагрузка была значительной. Наткнувшись на раковую клетку, он активирует в ней так называемый Hippo-сигнальный путь. Название белка «Hippo» происходит от английского hippopotamus — мутации в этом белке приводят к тому, что ткани растут так сильно, как если бы они принадлежали не человеку, а гиппопотаму.

Ранее было известно, что белковая цепочка Hippo управляет не только делением клеток, но и их апоптозом — процессом запрограммированной смерти клетки. Апоптоз очень важен, так как аккуратно уничтожает старые или поврежденные клетки, особенно те, которые имеют потенциал к раковому перерождению.

Повышение уровня адреналина и норандреналина во время физических упражнений активирует сигнальные белки Hippo и, как следствие, побуждает раковые клетки к апоптозу.

Стоит отметить, что не все типы раковых клеток подвержены действию гормонов надпочечников. Например, один из самых трудноизлечимых видов рака молочной железы — тройной негативный рак — лишен рецепторов к трем гормонам и резистентен к эстрогену, прогестерону и адреналину.

Полученные результаты вполне согласуются со статистическими данными, согласно которым физические упражнения снижают риск далеко не всякой злокачественной опухоли, и в случае тройного негативного рака этот защитный эффект действительно проявляется довольно слабо.

Конечно, занятия физическими упражнениями не могут стать альтернативой лечению онкологических заболеваний, зато являются отличным способом профилактики развития онкопатологии в организме.

По материалам www.medicalxpress.com

Как снизить риск развития рака? Мифы о болезни и советы онколога

4 февраля 2018

Для просмотра этого контента вам надо включить JavaScript или использовать другой браузер

Подпись к видео,

Правда ли, что раком можно заразиться и можно вылечить содой?

4 февраля отмечается Всемирный день борьбы против рака, основная цель которого — популяризация сведений и борьба с предрассудками, связанными с этой болезнью.

По этому случаю Русская служба Би-би-си поговорила с онкологом Александром Петровским, который развеял несколько главных мифов об онкологии, рассказал о ситуации с лечением рака в России; а также о том, что нужно делать, чтобы снизить риск заболевания.

С заместителем директора по научной части Национального медицинского исследовательского центра онкологии им. Н. Н. Блохина беседовала Екатерина Седлярова.

Би-би-си: Правда ли, что раковые клетки есть у всех?

Александр Петровский: Действительно правда. Раковые клетки есть у подавляющего большинства людей. Другое дело — совершенно необязательно, что они сформируются в раковое заболевание. Иммунная система зачастую справляется с единичными клетками. Но когда появляется опухоль, нередко иммунная система становится бессильна. И человека надо обязательно лечить.

Автор фото, AFP/Getty Images

Подпись к фото,

Символ борьбы с раком груди выложили из розовых мячей на футбольном поле в Бейруте

Би-би-си: Можно ли раком заразиться?

А.П.: Нет никаких данных о том, что раком можно заразиться. Но мы совершенно точно знаем на сегодняшний день, что есть определенные инфекции, которые, если длительное время находятся в организме человека, могут повышать риск возникновения злокачественных опухолей. Их так и называют — вирус-ассоциированные опухоли.

Рак шейки матки у женщин связан с инфицированием вирусом папилломы человека (ВПЧ). Эта опухоль возникает практически только у тех женщин, у которых есть такой вариант инфекции.

Поэтому заразиться раком как таковым, в общем-то, нельзя, но, тем не менее, определенные инфекции могут существенно повышать риск его возникновения.

Би-би-си: Один из мифов про рак — он возникает от злобы и обиды. Это действительно так?

А.П.: Причин для возникновения рака довольно много. Отдельно злобу и обиду никто не исследовал, но совершенно точно исследован стрессовый фактор. И стресс — один из важных механизмов возникновения злокачественных опухолей. Если обида и злость вызывают у человека стресс, то, вполне возможно, они смогут увеличить риск возникновения злокачественных опухолей.

Подпись к фото,

Петровский считает главным препятствием в лечении рака в России — то, что у большинства людей нет привычки ходить к врачу для профилактики

Би-би-си: Некоторые считают, что родинки — это раковые клетки.

А.П.: Нет. Родинки — это доброкачественные новообразования кожи. А когда мы говорим «рак», то мы имеем в виду уже злокачественное новообразование. Так вот эти доброкачественные новообразования [родинки] есть практически у любого человека. Каждый может найти у себя родинку. А вот злокачественные, к счастью, бывают достаточно редко.

Би-би-си: Правда ли, что раковые клетки бессмертны?

А.П.: Нет, неправда. Бессмертия не существует. И у раковых клеток в том числе. У них есть определенный период жизни, а опасность, которая есть в раковых клетках, состоит в том, что они чаще делятся. Чаще и быстрее, чем обычные клетки.

Поэтому опухоли развиваются достаточно быстро, могут приводить к существенным проблемам и даже смерти человека. Но каждая раковая клетка сама по себе имеет свой период жизни.

Автор фото, Stanislav Krasilnikov/TASS

Подпись к фото,

Сами опухолевые клетки от родителей к детям не передаются, но семья может делить между собой генетическую предрасположенность к раку

Би-би-си: Может ли случиться так, что раковая клетка будет делиться, передаваясь от родителей к ребенку, и таким образом жить бесконечно?

А.П.: Сама по себе опухоль — нет. Но есть генетически обусловленные злокачественные опухоли. Иногда у человека могут быть определенные мутации, которые приводят к возникновению злокачественных опухолей в целых семьях, но это не значит, что мы одну и ту же раковую клетку передаем по наследству, нет.

Мы передаем определенную последовательность генов, которая приводит к неправильному развитию того ли иного клона клетки. Что в свою очередь и приводит к возникновению опухоли.

Би-би-си: Есть мнение, что если курить не взатяг, то разовьется рак губы...

А.П.: Это не так. Курение увеличивает риск возникновения очень многих опухолей, в том числе и рака губы, глотки, языка, полости рта и так далее. И если курить не взатяг, то в полости рта и глотки получается более высокая температура, что провоцирует ожоги и несколько увеличивает риски [развития рака].

Но это не значит, что у тебя снижается риск возникновения рака легких и повышается риск возникновения рака губы.

Би-би-си: Правда ли, что раковые клетки «питаются« сладким?

А.П.: Раковые клетки, как и все клетки, нуждаются в энергии. Для этого нужна глюкоза. Глюкоза — это основа энергии для всего, для любой клетки организма. Поэтому такое утверждение справедливо по отношению к любой другой клетке человека.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Курение увеличивает риск возникновения очень многих опухолей, в том числе и рака губы, глотки, языка, полости рта

Би-би-си: Представляет ли сода угрозу для раковых клеток?

А.П.:Это такой большой миф о том, что щелочная среда способствует тому, что опухолевые клетки гибнут, не развиваются… Это все неправда. Если бы это так работало, мы бы все прекрасно лечились содой. К сожалению, за этим стоит исключительно фикция.

Би-би-си: Как вы оцениваете ситуацию с онкологией в России?

А.П.: К сожалению, онкологических заболеваний с каждым годом становится все больше. Как и во всем мире. В 2016 году заболело около 600 тысяч человек. При этом, к сожалению, примерно половина из них от этого заболевания погибли.

То есть действительно эта проблема очень серьезная и бороться с ней надо всем миром, потому что, к сожалению, в одиночку онкологи не могут справиться с онкологическими заболеваниями.

Би-би-си: Почему? Нет эффективных лекарств? Медицина еще не на том уровне?

А.П.: Это многофакторный процесс. Отчасти из-за того, что больные приходят уже на распространенных стадиях, когда невозможно помочь человеку и реально спасти его. Потому что болезнь развивалась уже много лет и очень сильно распространилась.

Частично из-за того, что какие-то виды рака мы вообще еще не умеем лечить, несмотря на все усилия. А частично из-за того, что где-то чего-то не хватает. В каких-то случаях не хватает профессионализма, в каких-то — лекарственных препаратов, оборудования и так далее.

Автор фото, AFP/Getty Images

Подпись к фото,

Нездоровое питание повышает риск развития рака, но это не значит, что раковые клетки «питаются» сладким

Би-би-си: Почему люди приходят к врачу уже на последней стадии рака?

А.П.: Чаще всего это происходит потому, что в России у большинства людей нет привычки ходить к врачу, когда у них все хорошо. Онкологические заболевания, к сожалению, дают симптомы лишь тогда, когда приобретают распространенную форму. Чаще всего симптомы онкологии — это не симптомы самой опухоли, а симптомы осложнений ее проявлений.

Вторая причина — некоторые люди не верят [в медицину]. Ведь до сих пор бытует миф, что рак — это смертельное заболевание и, что ни делай, от лечения станет только хуже, а болезнь все равно будет прогрессировать и приведет к смерти. Это не так.

Поэтому некоторые, не веря в традиционную медицину, максимально откладывают свой визит к врачу, пока им не становится совсем плохо. Или начинают пользоваться непроверенными, нетрадиционными методами, которые имеют, к сожалению, только один результат.

Все это приводит к тому, что мы не можем вылечить пациентов, которые приходят к нам на распространенных стадиях.

Автор фото, Stanislav Krasilnikov/TASS

Подпись к фото,

По словам Петровского, 80% детей, больных раком, сейчас полностью выздоравливают

Би-би-си: Достаточно ли проверяться каждый год или, скажем, каждые полгода, чтобы воспитать в себе привычку приходить на прием к врачу вовремя?

А.П.: Воспитать хорошую привычку — это вообще непросто. Это только плохие привычки у нас хорошо воспитываются…

Любая женщина знает, что время от времени она должна ходить к гинекологу. Стоматолога нужно посещать регулярно. Но многие этими привычками манкируют.

Необходимо ведь не только к гинекологу ходить. Есть ведь еще и другие органы у человека. Необходимо обращать внимание на весь организм или уж хотя бы на те органы, где опухоли развиваются чаще всего.

Существует метод раннего определения опухолей. Практически любую опухоль мы можем излечить на первой стадии. По крайне мере, все самые частые. Например, рак легкого, желудка, толстой кишки, молочной железы, шейки матки, предстательной железы.

Автор фото, AFP/Getty

Подпись к фото,

Женщины должны регулярно обследоваться у гинеколога и маммолога, но многие пренебрегают такими профилактическими осмотрами

Есть и те опухоли, которые диагностировать на ранней стадии очень сложно. Скажем, рак поджелудочной железы. Он, к сожалению, еще и плохо лечится.

Если говорить об опухолях кроветворной ткани, то их диагностика на ранней стадии вообще отсутствует. Но зато они очень хорошо лечатся. Даже на распространенных стадиях.

В принципе более ответственное отношение человека к своему здоровью и регулярные обследования, даже когда никаких симптомов нет, позволили бы существенно изменить ситуацию.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Ученые постоянно совершенствуют методы диагностики рака на ранней стадии

Би-би-си: И все-таки наблюдаете ли вы какой-то прогресс в том, что увеличивается число людей с ответственным отношением к своему здоровью?

А.П.: Прогресс есть. Таких пациентов становится все больше, но у нас еще есть резерв для развития. В России около 53% раковых пациентов — это те, у кого опухоль на первой и второй стадии. В развитых странах — таких пациентов порядка 70%.

Би-би-си: А существует ли гендерное различие?

А.П.: В России женщины живут дольше, поэтому они болеют больше. Но заболеваемость выше у мужчин, если пересчитать показатели на возраст. В каждой возрастной группе получается, что мужчины болеют чаще.

Би-би-си: Влияет ли окружающая среда и экология на заболеваемость раком?

А.П.: Конечно. Если человек живет рядом с опасным производством, которое выбрасывает канцерогены в окружающую среду, то риск у этого человека выше, чем у того, кто живет в чистом сибирском лесу.

И у нас, жителей мегаполиса, вероятность заболеть выше, чем у человека, который живет в экологически чистом районе страны.

Для просмотра этого контента вам надо включить JavaScript или использовать другой браузер

Подпись к видео,

Как селфи может спасти вашу жизнь

Би-би-си: Какие вы можете отметить современные нововведения в лечении онкологии? Насколько дорога сейчас онкотерапия?

А.П.: Развитие идет постоянно и во всех направлениях: в хирургии, в лучевой и лекарственной терапиях.

Противоопухолевых лекарственных препаратов сейчас уже сотни, и постоянно появляются новые. Все это приводит к существенному улучшению результатов лечения. И те пациенты, которые раньше считались неизлечимыми, теперь выздоравливают.

Пятьдесят лет назад 80% детей с онкологией погибали. Сейчас ситуация обратная — 80% детей выздоравливают. Полностью. Никогда больше про это не вспоминают, живут обычной жизнью.

Автор фото, Dmitry Serebryakov/TASS

Это в большей степени вклад нашего понимания того, как развивается онкологическое заболевание, как оно протекает, на какие механизмы надо воздействовать. Результаты этого понимания — создание новых лекарств, изменение тактики и идеологии лечения.

Что касается стоимости, конечно, каждый новый вид лечения дороже предыдущего. Сегодня противоопухолевые препараты бывают катастрофически дорогими.

Би-би-си: Насколько?

А.П.: В год лечение человека может стоить сотни тысяч долларов. Очень тяжело выбрать экономическую модель, которая бы позволила покрывать все необходимые расходы на лечение.

Автор фото, Sergei Fadeichev/TASS

Подпись к фото,

В 2011 году в Москве был построен Федеральный научно-клинический центр десткой гематологии, онкологии и иммунологии им. Дмитрия Рогачева

В России медицинская помощь отдана на откуп регионам. К сожалению, получается, что у того региона, который экономически более успешен, больше возможностей лечить пациентов по сравнению с тем регионом, у которого экономическая составляющая отстает. И это приводит к несколько разному уровню оказания помощи онкологическим пациентам в разных регионах РФ.

Би-би-си: Санкции влияют на эту сферу? Все-таки big pharma вся на Западе.

А.П.: Есть сложности с Крымом, потому что некоторые западные компании отказываются работать с этим регионом. Но в целом ограничений нет, за исключением экономических. Для жителей Крыма есть федеральные центры, где они могут получать весь необходимый объем лечения.

Би-би-си: Какая страна сейчас практикует самые передовые способы лечения рака?

А.П.: Это не совсем корректный вопрос. Наука не имеет границ. Нет российской науки, американской, и так далее. Это всемирное наследие.

Как только что-то публикуется в [научных рецензируемых] журналах, все эти методики становятся известны, доступны. И если у тебя есть возможность, ты их используешь и лечишь пациентов, согласно последнему слову техники.

Автор фото, AFP/Getty Images

Подпись к фото,

Герцогиня Кембриджская во время визита в Немецкий центр исследования рака в Гейдельберге (июль 2017 года)

Би-би-си: Для чего же тогда люди из России едут лечиться в Израиль или Германию?

А.П.: В большой степени это связано с мифом, что где-то что-то лучше. В подавляющем большинстве случаев у человека просто есть финансовая возможность, и он эту возможность использует. Опять же: в большинстве случаев нет существенных отличий в лечении пациентов в Германии, Израиле и ведущих учреждениях России.

Би-би-си: Но есть же данные,что больше положительных исходов у людей, которые уезжали на лечение…

А.П.: Действительно, такая статистика существует. Просто, когда начинаешь пересчитывать все, исходя из конкретной категории пациентов, оказывается, что существенной разницы нет.

К сожалению, во многих западных странах средний уровень врача онколога, может быть, несколько выше, чем средний уровень таких врачей в России.

Онкология — проблема, которую решают не только онкологи. К нам приходят пациенты, которые уже обследовались до этого или вообще не ходили к врачам. Им могли не сразу поставить диагноз. Или не сразу поставить именно правильный диагноз, вовремя не выполнить какие-то диагностические процедуры. Это может привести к затягиванию заболевания.

Но если мы возьмем ведущие российские центры и сравним их с передовыми зарубежными клиниками, мы увидим, что хоть иногда мы и проигрываем им в организации, в уровне комфорта, но с точки зрения используемых технологий и результатов мы, в общем-то, на одном уровне.

Би-би-си: Какой был самый страшный опыт в вашей практике?

А.П.: Я до сих пор не могу понять, как такое происходит. Иногда женщине диагностируют онкологическое заболевание, пусть даже не самое страшное и тяжелое (она вылечится, но болезнь ухудшает качество ее жизни и в каком-то смысле угнетает ее функционирование как женщины и жены) — и в такой тяжёлый момент некоторые мужчины бросают таких женщин.

Автор фото, AFP/Getty Images

Подпись к фото,

Женщины, потерявшие в борьбе с раком грудь, в 2017 году участвовали в откровенном показе X Cancerland show на Нью-Йоркской неделе моды

Вот это для меня всегда самая непонятная ситуация, но это скорее не профессиональное, а жизненное. По-человечески мне тяжело с такими ситуациями смириться. Они оказывают на меня больший эффект, чем профессиональные [сложности].

Би-би-си: Какие бы вы дали нашим читателям советы? Три главных.

А.П.: Первый совет: ходить к врачу, когда ничего не болит. И делать все необходимые исследования. Женщины должны ходить к гинекологу и обследовать молочные железы, мужчины — предстательную железу. Все мы должны проверять легкие, толстую кишку и желудок.

Второе: когда что-то начинает беспокоить, нужно сразу идти к врачу-специалисту. Особенно [проблемы с этим] мы видим у людей, у которых снижена социальная ответственность.

И третье. Самое сложное. Постараться максимально оградить себя от вредных привычек. Курения, злоупотребления алкоголем, вредной пищи. Все это напрямую сказывается на нашем здоровье и в том числе приводит к онкологии.

Ученые «расшифровали» раковые клетки и обещают революцию в лечении. Суть открытия в 100 и 500 словах

• Николай Воронин
• Корреспондент по вопросам науки

7 февраля 2020

Автор фото, Science Photo Library

Международная команда ученых впервые полностью расшифровала генетическую информацию 38 видов раковых клеток, составив исчерпывающий каталог мутаций ДНК, приводящих к развитию онкологических заболеваний.

Беспрецедентное по масштабу исследование «Анализ полного генома всех видов рака» (PCAWG) заняло более 10 лет. В работе приняли участие около 1300 генетиков из 37 стран, а ее результаты были опубликованы в четверг сразу в двух десятках научных журналов.

По словам самих ученых, причины возникновения рака можно сравнить с пазлом, состоящим из 100 тысяч кусочков. До сегодняшнего дня мы пытались собрать общую картину, имея на руках лишь каждый сотый фрагмент, и лишь теперь можем взглянуть на нее целиком.

«С помощью собранной информации о происхождении и развитии опухолей мы можем разработать новые способы ранней диагностики рака, более направленные методы терапии — и лечить пациентов с большим успехом», — заявил член координационного комитета PCAWG Линкольн Стайн.

Русская служба Би-би-си коротко (в 100 словах) и чуть подробнее (в 500 словах) объясняет, в чем суть этой беспрецедентной работы и как она может произвести революцию в онкологии.

Причина любого рака — мутации в ДНК. Однако ученым мало известно о том, где именно и почему происходит поломка генетического кода, ведущая к возникновению раковой опухоли.

Участники проекта PCAWG полностью расшифровали генетическую информацию раковых клеток почти 2800 пациентов, страдающих от 38 разных видов онкологических заболеваний.

Автор фото, Getty Images

В результате было сделано несколько десятков открытий — от количества и точного расположения так называемых драйверных мутаций (то есть ведущих к развитию опухоли) до неожиданных генетических совпадений у раковых клеток различных тканей.

В том числе выяснилось, что предрасположенность к некоторым видам рака может сформироваться за несколько десятилетий до постановки диагноза — иногда в детском возрасте.

Рак — это не одно заболевание, возникающее в разных органах, а общее название для двух сотен различных болезней, протекающих по одной и той же схеме. Одна из клеток ткани мутирует — и начинает быстро и бесконтрольно делиться, формируя опухоль.

Поломка происходит на генном уровне, но до сегодняшнего дня, пытаясь понять ее возможные причины, ученые в основном анализировали лишь «полезную ДНК» — ту часть генома, в которой закодированы белки и которая составляет лишь около 2% всей наследственной информации.

Оставшаяся часть генетического кода, известная как «мусорная ДНК», не вызывала особого интереса, поскольку заключенная в ней информация не отвечает за производство белков — строительных материалов клетки — и вообще долгое время считалась рудиментарной (то есть накопившейся в процессе эволюции, но утратившей полезные функции).

Термин «мусорная ДНК» был введен около 50 лет назад и позже признан не вполне корректным, когда обнаружилось, что некоторые фрагменты «бесполезного» генома выполняют другие важнейшие функции для поддержания жизни клетки.

Было решено расшифровать генетическую информацию раковых клеток целиком, чтобы отследить и изменения в некодирующих генах.

Автор фото, Getty Images

В результате ученые обнаружили тысячи генетических мутаций и описали более 80 процессов, ведущих к поломке генетического кода. Одни из них вызваны возрастными изменениями, другие передаются по наследству, третьи могут быть связаны с вредными привычками или диетой.

Одно из главных открытий состоит в том, что один и тот же вид рака могут вызывать абсолютно разные наборы мутаций. В клетках рака легких было обнаружено до 100 тысяч мутировавших генов, а в некоторых образцах детского рака мутации можно было пересчитать по пальцам.

«Самое удивительное открытие — это то, насколько сильно раковый геном одного пациента отличается от генома раковых клеток другого», — заявил член координационного комитета PCAWG Питер Кэмпбелл.

Однако были выявлены и неожиданные совпадения — например, одна и та же драйверная мутация может привести к развитию рака груди у женщин или рака простаты у мужчин. А значит, методы лечения, разработанные для рака груди, могут оказаться эффективными и в лечении рака простаты.

Некоторые сделанные открытия дают возможность значительно более ранней диагностики заболевания — в частности, выяснилось, что некоторые виды рака начинают формироваться на генетическом уровне задолго до развития опухоли, иногда за несколько лет или даже десятилетий.

«Это показывает, что у нас есть намного больше возможностей раннего вмешательства [в ситуацию], чем мы думали раньше», — уверяет Кэмпбелл.

Кроме того, составленный по итогам исследования каталог мутаций поможет избежать постановки неверного диагноза, что иногда случается из-за совпадения симптомов разных видов заболевания.

Однако в 5% образцов раковых клеток вообще не было выявлено драйверных мутаций — а это значит, что точное место критической поломки генетического кода еще предстоит установить.

«Если мы поймем, что происходит с нашими здоровыми органами по мере старения, что заставляет мутации накапливаться, почему некоторые клоны бесконечно размножаются, а некоторые угасают, как на этот баланс влияет образ жизни — тогда мы сможем придумать способы раннего вмешательства, чтобы предотвратить или замедлить развитие неизлечимых видов рака», — заключает профессор Кэмпбелл.

Девять продуктов, которых боятся раковые клетки

По данным ВОЗ каждая шестая смерть наступает из-за онкологических заболеваний. Поэтому важно знать не о том, как бороться с раком, а о том, как заниматься его профилактикой.

Основным профилактическим средством является здоровое питание, поскольку в 30% случаев возникновения опухоли учёные напрямую связывают с нездоровой пищей. YouTube-канал «Добрые советы» рассказал о 9 продуктах, которые препятствуют возникновению злокачественной опухоли.

Чеснок

Ароматный чеснок возглавляет множество списков рекомендованных продуктов. Всё дело в достаточно редком для продуктов веществе – олеине, которое, попадая внутрь организма, вступает в реакцию с ферментами и превращается в аллицин — мощный антиоксидант.

Доказано, что чеснок особенно эффективен для профилактики колоректального рака. Но не только аллицин вызывает интерес ученых. Благодаря содержанию в этом овоще олигосахаридов он обладает противоопухолевыми свойствами.

Бурые водоросли

Эти водоросли оказывают двойную пользу. В них содержится селен –мощный  антиоксидант и йод, который необходим для работы щитовидной железы. У больных с онкологией часто отмечают сниженный уровень гормонов, а за это отвечает именно щитовидка.

Оранжевые овощи и фрукты

Оранжевый цвет овощам и фруктам придаёт витамин А или иными словами бета-каротин. В эту категорию входят морковь, тыква, абрикос и хурма. При терапии некоторых видов рака врачи назначают повышенные дозы бета-каротина в сочетании с химиотерапией.

Брокколи

Практически во всех видах капусты содержится сульфорафан, который обладает противораковой активностью, но больше всего его именно в брокколи. Польза этого вещества безусловна, но во время термической обработки оно теряет свои противораковые свойства. Поэтому лучше добавлять капусту в меню в сыром виде.

Бобовые

Основной плюс употребления бобовых — это повышение уровня фитоэстрогенов в крови, это растительное вещество, которое по своему действию очень напоминает естественный женский гормон – эстроген. Из-за недостатка этих гормона повышается риск роста опухолей матки и молочной железы.

Цельные зёрна

Каши грубого помола и отруби очень полезны в качестве профилактики рака толстой кишки. Это обусловлено наличием фитоэстрогенов, антиоксидантов и клетчатки. Волокна очищают кишечник от токсинов и других вредных веществ.

Шпинат

В эту категорию стоит отнести всю зелень с темными листьями. Она содержит каротиноиды, которые освобождают организм от свободных радикалов, а, как известно, именно эти вещества часто становятся провокаторами рака.

Гранат

В мякоти зерен гранта находятся эллаготанины – вещества, которые помогают нормализовать уровень эстрогенов в крови у женщин, что помогает предотвратить возникновение рака груди. Также гранатовый сок помогает замедлять рост раковых клеток предстательной железы.

Виноградный сок или красное вино

Виноград, как и гранат, содержит танины и эффект от виноградного сока или бокала красного сухого вина будет такой же, как и при употреблении граната. Но здесь стоит сделать уточнение, что любой алкоголь в больших дозах увеличивает риск развития рака.

Раковые клетки получают энергию для бурного роста при расщеплении сахара / Хабр

Вопрос о том, как сахар влияет на метаболизм раковых клеток, обсуждается учеными много лет. Еще в начале прошлого века немецкий ученый Отто Варбург открыл, что раковые клетки получают энергию благодаря процессу гликолиза. В ходе этого процесса идет расщепление глюкозы без доступа кислорода. Одним из продуктов реакции является молочная кислота. Тем не менее, энергии производится мало, зато молочной кислоты получается большое количество.

Варбург, исследуя клетки раковых опухолей, обнаружил, что уровень гликолиза в них может быть в 200 раз выше, чем в обычных, здоровых тканях. Именно поэтому ученый решил, что причиной рака является нарушение обмена веществ в клетках. Спустя некоторое время было доказано, что это вовсе не так, рак вызывают мутации в различных генов. Но какую роль во всем этом играет сахар и причем здесь молочная кислота?

Сейчас этот вопрос немного прояснился. Начиная с 2008 года, группа ученых из Нидерландов и Бельгии ведет изучение процесса обработки сахара раковыми клетками. Опухоли действительно превращают в лактат огромное количество сахара, больше, чем обычные клетки здоровых тканей. Изначально ученые заподозрили наличие связи между глюкозой и семейством генов Ras. Ошибки в этих генах и приводят к развитию опухоли и образованию метастазов.

Ведущим исследователем этого проекта стал профессор Йохан Тевелейн (Johan Thevelein) из Фламандского института биотехнологий (VIB). Вместе с коллегами он стал изучать изменение генов Ras на примере культуры дрожжей. Ученые решили использовать одноклеточные организмы, чтобы исключить возможность погрешностей при работе с гораздо более сложными клетками млекопитающих. В этих клетках идут регуляторные процессы, их большое количество, в отличие от клеток дрожжей.

Результаты своей работы ученые изложили в статье в журнале Nature Communications. В частности, авторы исследования утверждают, что расщепление сахара в дрожжевых и раковых клетках происходит ступенчато. Один из ключевых элементов здесь — это вещество с названием 1,6-бифосфат фруктозы. При скоростном гликолизе этого вещества накапливается большое количество. И именно 1,6-бифосфат фруктозы становится ключевым фактором для активации Ras-белков. А белки, как уже упоминалось, стимулируют быстрое размножение клеток. Ну а для этого быстрого размножения нужна энергия, которую клетки получают из… правильно, сахаров, расщепляемых в процессе гликолиза.

Ученые смогли понять, что процесс клеточного питания такого типа создает цикл, из которого нельзя выйти. Появившиеся раковые клетки вызывают проявление скоростного гликолиза. А этот процесс, в свою очередь, стимулирует появление еще большего количества раковых клеток. Таким образом, команде удалось показать, что так называемый эффект Варбурга делает опухоль более агрессивной.

«В работе показано, что быстрое потребление сахара раковыми клетками стимулирует развитие заболевания и быстрый рост опухоли. Очевидно, что связь между сахаром и раком явная, она имеет далеко идущие последствия», — говорит Тевелейн в описании результатов работы своей команды.

Стоит отметить, что до этого исследования некоторые специалисты утверждали, что сахар никак не влияет на развитие опухолей. Авторы текущего исследования указывают, что именно сахар может быть стимулом развития раковых клеток. Интересно то, что у голых землекопов, животных, которые, как считается, устойчивы к развитию раковых заболеваний, в организме вырабатываются сложные сахара — их не могут использовать раковые клетки. Может быть, это одна из причин, почему землекопы почти никогда не болеют раком.

Фотографии срезов тканей аристократов прошлого с явными признаками наличия раковых заболеваний. Источник: Lancet

Кстати, раком болеют не только современные люди. Опухоли в организмах живших сотни лет назад людей обнаружены специалистами из Университета Пизы. Ученые здесь изучали мумифицированные останки членов двора при королях Арагонской династии (XV-XVI века). Как оказалось, число заболевших раком довольно велико. Среди болевших раком — король Фердинанд I Арагонский, принц Луиджи Карафа и герцог Фердинандо Орсини. В ходе исследований было изучено 11 мумий, и примерно у трети обнаружены остатки раковых опухолей.

Онкологи назвали вызывающие рак продукты | Новости | Известия

Специалисты ВОЗ утверждают, что каждый шестой житель Земли умирает от рака и примерно в трети случаев болезнь развилась из-за неправильного питания. В связи с этим онкологи составили список продуктов, к которым надо относиться с осторожностью.

Возглавляют рейтинг сахарозаменители, искусственные красители и ароматизаторы, которые входят в состав продуктов. Они способны запустить злокачественный рост из-за своей чрезмерной токсичности. По словам врача-онколога Натальи Сукорцевой, злоупотребление вредными продуктами может привести к раку горла, пищевода, желудка и других органов. 

Серьезную опасность для здоровья человека представляет и обычный рафинированный сахар. Он способствует стремительному росту злокачественных новообразований, утверждают бельгийские ученые. Раковые клетки размножаются за счет очень быстрого гликолиза (процесс расщепления глюкозы без участия кислорода. — Прим. «Известий»). Его скорость в опухолевых клетках может быть в 200 раз выше, чем в здоровых тканях.

Кроме того, чрезмерное употребление сахара может вызывать рак груди, прямой кишки, мочевого пузыря. Однако этот продукт может защитить от глиомы — распространенного типа рака головного или спинного мозга. 

Доказанной канцерогенной активностью обладает колбаса и изделия из переработанного мяса. Как пояснила Сукорцева, эти продукты содержат опасные для здоровья консерванты, много соли и различные химикаты. Регулярное их употребление может привести к развитию колоректального рака. Даже 50 г таких продуктов в день повышают шансы заболеть онкологией на 18%. 

Кроме того, любовь к колбасе может привести к развитию рака молочной железы, отмечают британские ученые из Университета Глазго. По их данным, одна сосиска в неделю увеличивает риск возникновения злокачественной опухоли на 15%.

Также вредно есть много красного мяса. Вместо него следует включить в рацион птицу или рыбу, отмечает «РИА Новости».

Появлению агрессивных форм рака способствуют продукты с высоким содержанием жира. Как показали эксперименты на мышах, они увеличивают скорость их роста почти в сто раз. Сукорцева подтвердила, что систематическое употребление трансжиров, чипсов, попкорна, животных жиров действительно может привести к повышению уровня холестерина, гипертонии, ожирению, вызвать необратимые мутации клеток и привести к злокачественным процессам в организме. 

В свою очередь, французские и бразильские ученые пришли к выводу, что онкологические заболевания вызывают не определенные продукты, а способ их приготовления. Рак вызывает так называемая ультраобработанная пища — снеки, газированные напитки, хлебобулочные изделия, кукурузные хлопья с сахаром, полуфабрикаты и восстановленные мясные продукты. Такая еда содержит много сахара, жира и соли, но бедна витаминами и клетчаткой.

По данным специалистов, увеличение потребления ультраобработанных продуктов на 10% повышает риск развития рака на 12%, а в случае рака молочной железы — на 11%. 

Вместе с тем ученые подчеркивают, что механизм возникновения рака еще изучен не до конца и нельзя обвинять тот или иной продукт или пищевую добавку в токсичности. Как правило, к раку приводят несколько факторов — плохая экология, неправильное питание и образ жизни, генетические мутации.

Сукорцева советует питаться полноценно и разнообразно, но вместе с тем умеренно. Самое важное, не употреблять в пищу продукты с длительным или истекшим сроком годности. Также следует вести здоровый образ жизни и отказаться от вредных привычек.

Ранее в ноябре ученые раскрыли причину зарождения многих видов рака. Оказалось, что это поломка клеточного механизма.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Включение тепла в рак

Биотерма для рака Radiopharm. 2008 Dec; 23 (6): 671–679.

Онкологический центр, Медицинский центр Дэвиса Калифорнийского университета, Сакраменто, Калифорния

Автор, ответственный за переписку. Запросы на перепечатку направляйте по адресу: Джеральд Л. ДеНардо, Онкологический центр, Медицинский центр Дэвиса Калифорнийского университета, 1508 Бульвар Альгамбра, комната 3100, Сакраменто, Калифорния 95816; Тел .: 916-734-3787; Факс: 916-703-5014. Электронная почта: Электронная почта: ude.sivadcu@odranedlgЭта статья цитируется другими статьями в PMC.

Суммирование

Перспективы гипертермии еще предстоит реализовать, но основная идея и влияние тепла на (раковые) клетки хорошо известны. Гибель клеток от воздействия тепла зависит как от интенсивности тепла, так и от продолжительности воздействия. Клетки погибают от некроза и апоптоза. Сублетальные дозы тепла повышают чувствительность раковых клеток к радиации и лекарствам. Благодаря достижениям в химии и физике использование силы тепла для уничтожения раковых клеток теперь кажется достижимым! Использование новых систем, воплощенных в комбинации наночастиц, нацеленных на молекулы, и гистерезисного нагрева наночастиц с «сфокусированными» переменными магнитными частотами (AMF), позволяет лучше контролировать доставку тепла.Важно отметить, что гипертермия не повреждает, а может даже усилить иммунную систему. Необходимы испытания на пациентах, чтобы определить клиническую роль нового теплового лечения.

Ключевые слова: рак груди, антитела, биотерапия, иммунотерапия, визуализация

«Тех, кого нельзя вылечить лекарствами, можно вылечить хирургическим путем. Тех, кого нельзя вылечить хирургическим путем, можно вылечить огнем [гипертермией]. Те, кого нельзя вылечить огнем, они действительно неизлечимы ».

— Гиппократ (479–377 гг. До н.э.C.)

Лечение рака теплом: прошлое и настоящее

Использование повышенной температуры, гипертермии, не является новым методом лечения рака. Гиппократ знал, что тепло может лечить или уменьшать опухоли. Об уменьшении размера опухоли после сильной лихорадки, вызванной инфекцией, сообщалось в 1866 году. ¹ Тепло оказывает глубокое воздействие на клетки. В малых дозах тепло способствует восстановлению после травм. В высоких дозах это приводит к гибели клеток, которая может наступить немедленно при экстремальных дозах. Из-за этих эффектов термическая обработка или термотерапия потенциально эффективны против рака.Влияние тепла на раковые клетки хорошо известно. ² Гибель клеток от воздействия тепла зависит как от интенсивности приложенного тепла, так и от времени воздействия. Клетки погибают в результате некроза при высоких дозах. ³ При более мягких условиях воздействия клетки подвергаются апоптозу. Сублетальное тепло, недостаточное для того, чтобы вызвать гибель клеток, повышает чувствительность раковых клеток к радиации и многим лекарствам. ⁴ Клинические испытания показали, что результат, измеряемый выживаемостью пациента и регрессией опухоли, часто намного лучше, когда тепло и радиация сочетаются. ⁵ Комбинированное воздействие тепла и излучения называется тепловой или тепловой радиосенсибилизацией. Гипертермия может быть самым сильнодействующим радиосенсибилизатором, известным на сегодняшний день. Подобный эффект наблюдается у многих химиотерапевтических препаратов. ⁶ Тепло повреждает белки, необходимые для восстановления повреждений ДНК. Нормальные клетки обычно восстанавливаются быстрее, чем раковые, при воздействии тепла или сочетания тепла и излучения. Кроме того, нормальные ткани имеют больший кровоток, чем раковые ткани, поэтому они лучше рассеивают тепло.Если нагрев прерывается, происходит рекуперация тепла; нормальные ткани, такие как кожа, особенно эффективно рассеивают тепло. Для лечения рака это удача.

Несмотря на свою эффективность, обещание гипертермии как самостоятельного лечения рака, за некоторыми исключениями, еще не реализовано. Основными техническими препятствиями были неспособность локализовать эффективные уровни тепла в раке, не подвергая пациента опасному стрессу. ^7,8 Таким образом, необходимы методы более избирательной доставки тепла и неинвазивной прогностической дозиметрии тканей, чтобы использовать потенциал гипертермии для лечения рака.

Нагревание осуществлялось с использованием различных методов, включая: (1) теплопроводность тепла от источника при более высокой температуре; (2) сочетание резистивных и диэлектрических потерь в ткани от приложенного электромагнитного поля; (3) введение в ткани воспринимающего материала, который нагревается от приложенного электромагнитного поля; или (4) механические потери из-за молекулярных колебаний, вызванных ультразвуковой волной давления. В простейших формах гипертермии ткань нагревается за счет циркуляции предварительно нагретой извне крови через ткань, путем размещения нагретой поверхности на коже или полостях тела или путем имплантации источников тепла с проволокой, иглой или катетером.Другие методы нагрева включают коротковолновую диатермию, радиочастотное емкостное нагревание, микроволны, ультразвук и интерстициальные имплантаты. ⁶

Термическое лечение рака обычно ограничивалось поверхностным раком. ⁹ В клиническом применении гипертермии можно выделить три метода: местная, региональная и гипертермия всего тела. Недостатками обогрева всего тела являются системный стресс, возникающий из-за отсутствия предпочтительного обогрева. ¹⁰ Несмотря на это серьезное ограничение, некоторые успехи были достигнуты с гипертермией всего тела, особенно при использовании в сочетании с лекарствами и радиацией.

Местное и региональное применение гипертермии может избежать некоторых ограничений гипертермии всего тела. Эти методы требуют, чтобы тепло было сосредоточено на раке с использованием систем доставки тепла, которые лучше контролируют местоположение и дозу применяемого тепла. Электромагнитные поля использовались для локализации и концентрации тепла путем прямого нагрева ткани или активации воспринимающего материала.Примеры включают хирургическое введение радиочастотных зондов или «термических семян» для лечения рака печени и простаты соответственно. К недостаткам этих подходов можно отнести их инвазивный характер и относительно неизбирательный характер повреждения тканей. Эти недостатки до некоторой степени преодолеваются за счет разработки антенных решеток микроволнового диапазона для удаленного отвода тепла. Радиочастотная и микроволновая обработка страдают от депонирования энергии в промежуточных тканях, когда источник энергии также является источником тепла или тепло от воспринимающего вещества повреждает нормальные ткани.

В 1957 году Гилкрист и др. ¹¹ лечили метастатический рак в лимфатических узлах с помощью частиц магнитного оксида железа размером 20–100 нанометров (Fe ₂ O ₃ ), вводимых в лимфатические каналы, дренирующиеся в лимфатические узлы. Частицы нагревали воздействием переменного радиочастотного магнитного поля (AMF). Эта работа показала, что комбинация магнитных частиц и AMF была подходящей комбинацией материалов и энергии для создания внутриопухолевого нагрева.Нагрев ткани происходил из-за гистерезисных потерь или «магнитного трения» от магнитных частиц, а не из-за индукционного нагрева ткани, который возникает из-за диэлектрических потерь или потерь на вихревые токи. Последующие работы других исследователей дополнительно исследовали этот подход к гипертермии при раке с использованием магнитных частиц, непосредственно вводимых в опухоли. ¹²

Нанотехнологии будущего

Достижения в области химии и физики предоставили привлекательный набор наночастиц и устройств для использования в биомедицинских приложениях. ¹³ Для доставки лекарств липосомы или другие наночастицы на основе полимеров могут использоваться для транспортировки полезных нагрузок лекарств, которые высвобождаются за счет индуцированного нагрева, который «плавит» полимерную оболочку. Наночастицы железа в раке могут быть нагреты внешним магнитным полем, настроенным на частоты, которые производят тепло в раке. Для магнитно-резонансной томографии (МРТ) рака суперпарамагнитные частицы оксида железа размером 5–10 нм проходят клинические испытания.

Несколько лет назад ученые из военной технологической компании разработали пропитанные смолой магнитные наночастицы, предназначенные для нагрева под воздействием магнитного поля, для ремонта военной брони и для предупреждения о присутствии биологических и химических боевых агентов.Эти ученые выдвинули гипотезу, что биосовместимая магнитная наночастица, прикрепленная к антителу, может нацеливаться на раковые клетки, исключая необходимость вводить частицы непосредственно в опухоль. Совместные исследования с учеными из Массачусетского университета показали, что наночастицы оксида железа, конъюгированные с антителами, способны убивать раковые клетки в культуре.

Новый молекулярный подход к термотерапии

Способность сочетать нацеливающие антитела с наночастицами, неактивными до тех пор, пока они не подверглись воздействию AMF, дала возможность селективно доставлять тепло к раку, если энергия AMF была ограничена областью обрабатывали.Эти молекулярные методы доставки тепла к раковым клеткам возродили термическую обработку.

В одной системе (TNT ^™ ; Triton BioSystems, Inc., Челмсфорд, Массачусетс), разрабатываемой для лечения рака, триллионы AMF-чувствительных наночастиц, конъюгированных с противораковыми моноклональными антителами (биозондами), при введении в кровоток ищут и связываются с рецепторами (мишенями) на раковых клетках, так что внешнее устройство AMF может быть использовано для индукции нагрева биозондов, связанных с раковыми клетками ().Устройство AMF направлено так, чтобы направлять энергию в область, где наночастицы преобразуют магнитную энергию в тепловую, что приводит к гибели клеток. В этом методе используется комбинация магнитных наночастиц, локализованных в раке, и катушки AMF, которую можно включать и выключать для избирательного нагрева целевых наночастиц, тем самым вызывая тепло, сосредоточенное в раке, для разрушения клеток. Благодаря своей специфичности к антителам биозонды связываются с антигеном, экспрессируемым на раковых клетках, и тепло фокусируется на раковых клетках из-за наночастиц ().Селективность достигается потому, что для создания убивающих клетки уровней тепла должны существовать два условия: (1) концентрация наночастиц, достаточная для генерации тепла, и (2) переменное магнитное поле с достаточной «мощностью», чтобы вызвать нагревание наночастиц. Доказательство концепции было продемонстрировано для модельного биозонда () и устройства AMF () на модели мыши с агрессивным ксенотрансплантатом рака груди человека. Лечение состояло из: (1) магнитных наночастиц, связанных с антителами (биозондами), которые нацелены на раковые клетки при внутривенном введении, и (2) внешнего AMF, который избирательно нагревает биозонды для уничтожения раковых клеток.Система, воплощенная в комбинации как направленных на антитела биозондов, так и сфокусированного AMF, использовала магнитную энергию для нагрева наночастиц, закрепленных на раковых клетках, убивая на клеточном уровне при очень высоких температурах (). Биозонды имели диаметр 20 нм и состояли из ядра из магнетита (Fe ₃ O ₄ ), покрытого декстраном, и покрытия из биосовместимого полимера (полиэтиленгликоля), с которым ковалентно связано антитело, специфичное для ракового антигена. (). Эти исследования документально подтвердили, что биозонды фиксируются на клетках рака груди человека, привитых мышам, и что выделяется достаточно тепла, чтобы вызвать регресс этих человеческих раковых образований. ¹⁴ Всего через 20 минут лечения наблюдалась значительная регрессия опухоли и гибель клеток в результате некроза (), что свидетельствует об очень сильном локальном нагревании (например, термической абляции). Гипертермия, обычно при температурах ниже 42 ° C, требует 1–6 часов лечения, чтобы показать наблюдаемый эффект. Одно только магнитное поле и только биозонды не вызывали никакого эффекта, потому что биозонды, которые не подвергаются воздействию AMF, не нагреваются, и, наоборот, AMF, взаимодействуя с тканью в отсутствие биозондов, не генерирует значительного тепла в этих условиях.

Биозонды, состоящие из наночастиц железа, прикрепленных к специфическим для раковых клеток антителам, перемещаются по кровообращению, ищут (нацелены) и связываются с раковыми клетками. Каждая наночастица покрыта полимерами и сахарами, которые делают ее невидимой для иммунной системы, и снабжены моноклональными антителами, предназначенными для поиска и захвата раковой клетки. Более 10 000 биозондов (вставка) могут поместиться в точку в конце этого предложения.

Триллионы биозондов вводятся в кровоток.Антитела на наночастицах захватывают рецепторы на поверхности раковых клеток. Наночастица неактивна до тех пор, пока не будет активирована («активирована») внешней системой переменного магнитного поля (AMF). Тысячи биозондов могут прикрепиться к одной клетке. Наночастицы нагреваются при активации магнитным полем AMF, сфокусированным на раке; Энергия AMF заставляет наночастицы менять полярность тысячи раз в секунду, создавая тепло, которое разрушает раковые клетки. Биозонды остывают, как только выключают AMF.

Фотография реальной катушки (слева), в которую была вставлена ​​под наркозом мышь (стрелка) так, чтобы ксенотрансплантат рака молочной железы находился в фокусе (стрелка) катушки переменного магнитного поля (AMF). Спирали могут быть изготовлены для полного или частичного окружения раковой опухоли или области тела пациента. Схема устройства AMF (справа), предназначенного для доставки AMF к дополнительным областям тела пациента способом, аналогичным томографической визуализации (например, компьютеризированной рентгеновской или позитронно-эмиссионной томографии).(С любезного разрешения Samuel Straface, PhD, Triton Biosystems, Inc., Челмсфорд, Массачусетс)

Электронные микрофотографии человеческих ксенотрансплантатов, вырезанных у каждой из 2 мышей, 1 мышь через 3 дня после внутривенной инъекции биозондов, меченных радиоизотопом индия-111 (слева) ), а другой обработан аналогичным образом, но еще через день после того, как биозонды были активированы переменным магнитным полем в течение 20 минут (справа). На электронной микрофотографии слева показаны здоровые клетки рака груди с очертаниями клеточных и ядерных мембран (стрелка в виде шахматной доски) и внутриклеточные цитоплазматические гранулы.Также можно увидеть биозонды железа, расположенные на клеточной мембране (белая стрелка). Электронная микрофотография справа показывает некротическую гибель клеток, проявляющуюся в потере четкости мембраны и цитоплазматических вакуолях (черная стрелка).

Задержка роста ксенотрансплантатов рака груди человека у мышей. Время удвоения, утроения и т. Д. Объемов ксенотрансплантата значительно замедлилось, когда мышам дали биозонды, которые затем активировали с помощью переменной магнитной частоты (AMF) (синий), по сравнению с необработанными мышами (желтые) или мышами, получавшими лечение. только с биозондами (красный) или AMF (зеленый).Ксенотрансплантатам, обработанным биозондами и AMF, требовалось около 20 дней, чтобы удвоиться в объеме, тогда как ксенотрансплантаты в других группах удвоились примерно за 5-6 дней.

Были использованы стратегии AMF для усиления эффекта опухоли и обеспечения восстановления нормальных тканей: (1) технология AMF ограничивала ткань, подвергающуюся воздействию опухоли, и (2) прерывистый AMF позволял нормальным тканям рассеивать тепло, производимое вихревыми потоками. токи. ¹⁵ Чтобы ограничить большую часть энергии AMF в опухолевой ткани, первичная энергия от катушки AMF была «сфокусирована» на ограниченной области.При расчете с использованием концентраций опухоли и биозондов из исследований биораспределения и параметров «мощности» AMF макроскопические оценки тепла опухоли коррелировали с ответом опухоли, причем лучший ответ опухоли соответствовал самому высокому выделенному теплу около 20 Дж на грамм опухоли. ¹⁶ Это количество тепла кажется низким для наблюдаемых реакций опухоли и предполагает, что микроскопические дозы биозондов в местах расположения мембраны клеточной мембраны были намного выше. Электронные микрофотографии показали, что опухоли демонстрируют широко распространенную некротическую гибель клеток.Это повреждение может быть следствием близости биозондов к клетке, поскольку они связаны с клеточной мембраной комплексом антитело-антиген, как показано на электронных микрофотографиях. ^12,16 Следовательно, клеточная мембрана поглощает большую часть тепла, прежде чем оно рассеется в более крупном пространстве.

Возможности терморегулирования

Достоинством данной системы является уровень контроля. Тепло передается только тогда, когда устройство AMF включено, и происходит в основном в тканях, которые получают достаточную комбинацию биозондов и энергии AMF.Биозонды на основе оксида железа инертны и, как ожидается, очищаются от железа обычными путями. Пульсирование AMF снижает нагрев нормальной ткани, позволяя этим тканям рассеивать неспецифическое тепло, выделяемое из-за вихревых токов (). Получены наночастицы с гораздо более высоким тепловыделением, то есть в 5–10 раз больше. Другие возможности повышения эффективности и безопасности включают возможность: (1) фракционировать дозу AMF; (2) варьировать время лечения AMF; (3) изменять последовательность импульсов AMF; (4) фракционировать дозу биозонда; (5) сделать несколько инъекций биозонда; и (6) повторение лечения AMF с течением времени после однократной дозы биозонда.

Доказательства термического восстановления нормальной ткани у мышей. На температуру кожи, нагретую вихревыми токами, при постоянной переменной магнитной частоте (AMF) 1300 Эрстед (Гаусс) также влияли продолжительность включения, доли времени включения / выключения и общее время «воздействия», в течение которого AMF Было доставлено. Более низкая нагрузка (большее время выключения) позволяла температуре вернуться к нормальной базовой температуре, поскольку гомеостатические механизмы способствовали отводу тепла. Рабочие условия составляли 60% (Вкл / Выкл: 120/80 секунд), 45% (Вкл / Выкл: 90/110 секунд) и 30% (Вкл / Выкл: 120/280 секунд), соответственно.

Термическое лечение пациентов

«Мощность», необходимая для лечения пациентов, по-видимому, намного больше, чем та, которая требуется для лечения мышей, и представляет собой барьер для перехода от мышей к пациентам-людям. Однако, как предполагалось ранее, есть также бесчисленные возможности для улучшений. Разработка неинвазивной, хотя и макроскопической системы термометрии стала важной задачей, которая стала возможной благодаря радиоактивному изотопу (и оксиду железа), включенному в биозонды. ¹⁶ Поскольку биозонды «помечены», количество биозондов в тканях может быть точно определено. Индий-111 ( ¹¹¹ In), радиоактивный изотоп, обычно используемый для визуализации пациентов, предоставляет информацию о локализации биозонда и фармакокинетике, которая доступна до применения AMF для лечения (). Точно так же оксид железа в наночастицах можно обнаружить с помощью МРТ. Эти данные представляют информацию, необходимую для расчета макроскопического тепла ткани.Очевидно, что количественная ядерная визуализация или МРТ могут быть использованы в будущих приложениях у пациентов для получения этой информации.

Томографическое изображение поперечного сечения с модулированной интенсивностью цвета через голову пациента, полученное через 1 день после внутривенной инъекции химерного антитела L6, присоединенного к радиоизотопу индия-111. Метастазы рака груди (стрелки) можно увидеть, потому что с ними связываются антитела, что проявляется в более теплых цветах (красный), отражающих больше радиоизотопа.

Выводы

Гипертермия — многообещающий подход.Гистерезисный нагрев магнитных наночастиц с AMF можно использовать для лечения рака с небольшим повреждением нормальных тканей. Этот метод позволяет избежать подавления костного мозга, которое возникает в результате приема многих лекарств или высоких уровней радиации. Идея использования силы тепла для уничтожения раковых клеток теперь кажется достижимой! Используя новые системы, можно лучше контролировать подачу тепла. Существенными преимуществами системы, описанной в этой статье, являются ее избирательность, неинвазивный способ действия и привлекательный профиль побочных эффектов.Избирательный по отношению к раку характер системы воплощен в комбинации биозондов, нацеленных на антитела, и целевого AMF. Еще одно преимущество системы — уровень контроля. Тепло передается только тогда, когда устройство AMF включено, и происходит только в тканях, которые обладают комбинацией биозондов в достаточной концентрации и возбуждаются полем AMF. Наконец, гипертермия не повреждает и может даже усилить иммунную систему по сравнению с другими методами лечения рака. ^{13, 19} Необходимы клинические испытания на пациентах, чтобы определить клиническую роль новой термической обработки и рассмотреть предпочтительные стратегии.

Благодарности

Эта работа была в основном поддержана грантами Министерства обороны, Национального института рака и Министерства энергетики. Авторы благодарны многим людям за их вклад, включая Сэмюэля Стрэфейса, доктора философии, Аллена Формана, доктора философии, Роберта Ивкова, доктора философии, и Аруцельвана Натараджана, доктора философии.

Заявление о раскрытии информации

Никаких конкурирующих финансовых интересов не существует.

Об авторах

Джеральд Л. ДеНардо получил медицинскую степень в Медицинской школе Калифорнийского университета в Сан-Франциско в 1957 году.После стажировки и обучения в области внутренней медицины и ядерной медицины, а также службы в армии, он начал свою академическую карьеру в Университете Колорадо в 1961 году и в Стэнфорде в 1965 году. Он присоединился к кафедрам радиологии и медицины Калифорнийского университета в Медицинской школе Дэвиса. в 1970 году. Доктор ДеНардо специализируется на системной лучевой терапии для лечения лимфомы, лейкемии и метастатического рака груди и простаты, в настоящее время уделяя особое внимание новым, малым молекулам. Он был лауреатом Премии Кассена за 2000 год, представленной на 47-м ежегодном собрании Общества ядерной медицины в Санкт-Петербурге.Луис, штат Миссури, и премия Берсона-Яллоу в 1978 и 1984 годах. Доктор ДеНардо в настоящее время является почетным профессором внутренней медицины, радиологии и патологии Калифорнийского университета в Медицинской школе Дэвиса и членом его онкологического центра.

Салли Дж. ДеНардо получила медицинскую степень в Чикагском университете, Медицинскую школу Притцера в 1965 году и постдокторскую подготовку по внутренним болезням, гематологии / онкологии и ядерной медицине в Стэнфорде с 1965 по 1971 год. Калифорнийский университет, медицинская школа Дэвиса.Ее основным клиническим и исследовательским направлением была ядерная онкология: разработка и оценка новых радиофармацевтических препаратов, направленных на опухоль, или рекомбинантных фрагментов для лечения рака и визуализации. Она работает в Американском совете по ядерной медицине и в редакционных советах нескольких журналов. Доктор ДеНардо — старший профессор внутренней медицины (гематология / онкология) и радиологии (ядерная медицина) Калифорнийского университета в Медицинской школе Дэвиса и член его онкологического центра.

Ссылки

1. Busch W. Uber den Einfluss, wellchen heftigere Erysipelin zuweilig auf organisierte Neubildungen ausuben. Verhandlugen des naturhistorischen Vereines der preussischen Rheinlande und Westphalens. 1866; 23:28. [Google Scholar] 2. Dewhirst MW. Viglianti BL. Lora-Michiels M, et al. Основные принципы тепловой дозиметрии и тепловые пороги повреждения тканей от гипертермии. Инт Дж. Hypertherm. 2003; 19: 267. [PubMed] [Google Scholar] 3. Воротникова Е. Ивков Р. Форман А и др.Величина и зависимость от времени апоптотического ответа нормальных и злокачественных клеток, подвергнутых ионизирующему излучению, по сравнению с гипертермией. Int J Radiat Biol. 2006; 82: 549. [PubMed] [Google Scholar] 4. Rand RW. Снег HD. Эллиотт Д.Г. и др. Термомагнитная хирургия рака. Appl Biochem Biotechnol. 1981; 6: 265. [PubMed] [Google Scholar] 5. ван дер Зи Дж. Гонсалес Д. ван Рун GC, et al. Сравнение только лучевой терапии с лучевой терапией и гипертермией при местнораспространенных опухолях таза: проспективное рандомизированное многоцентровое исследование.Ланцет. 2000; 355: 1119. [PubMed] [Google Scholar] 6. Hildebrandt B. Wust P. Ahlers O, et al. Клеточные и молекулярные основы гипертермии. Crit Rev Oncol / Hematol. 2002; 43: 33. [PubMed] [Google Scholar] 7. Жерар Х. ван Эхо, Д.А. Whitacre M и др. Доксорубицин, циклофосфамид и гипертермия всего тела для лечения запущенной саркомы мягких тканей. Рак. 1984; 53: 2585. [PubMed] [Google Scholar] 8. Мороз П. Джонс СК. Серый Б.Н. Магнитно-опосредованная гипертермия: текущее состояние и будущие направления.Инт Дж. Hypertherm. 2002; 18: 267. [PubMed] [Google Scholar] 9. Холл EJ. Гарсия А.Дж. 6-е. Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс; 2005. Радиобиология для радиолога. [Google Scholar] 10. Dewhirst MW. Джонс Э. Самульски Т. и др. Гипертермия. В: Куфе Д., редактор; Поллак Р, редактор; Weichsolbaum R и др., Редакторы. Онкологическая медицина. Гамильтон Онтарио; Канада: BC Decker: 2003. стр. 623. [Google Scholar] 11. Петтигрю RT. Galt JM. Ладгейт С.М. и др. Клинические эффекты гипертермии всего тела при запущенных злокачественных новообразованиях.Бр Мед Дж. 1974; 4: 679. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 13. Джордан А. Шольц Р. Вуст П. и др. Гипертермия магнитной жидкости (MFH): лечение рака переменным магнитным полем вызвало возбуждение биосовместимых суперпарамагнитных наночастиц. J Magnetism Magnetic Mater. 1999; 201: 413. [Google Scholar] 14. Ито А. Хонда Х. Кобаяши Т. Иммунотерапия рака, основанная на внутриклеточной гипертермии с использованием наночастиц магнетита: новая концепция «контролируемого нагреванием некроза» с экспрессией белка теплового шока.Cancer Immunol Immunother. 2006; 55: 320. [PubMed] [Google Scholar] 15. DeNardo SJ. DeNardo GL. Miers LA, et al. Разработка биозондов, нацеленных на опухоль ((111) In-химерные наночастицы моноклональных антител L6) для терапии рака с использованием переменного магнитного поля. Clin Cancer Res. 2005; 11: 7087с. [PubMed] [Google Scholar] 16. Ивков Р. ДеНардо SJ. Даум В. и др. Применение переменных магнитных полей большой амплитуды для индукции нагрева наночастиц, локализованных в раке. Clin Cancer Res. 2005; 11: 7093с. [PubMed] [Google Scholar] 17.DeNardo SJ. DeNardo GL. Натараджан А. и др. Термодозиметрия, предсказывающая эффективность термоабляционной терапии, вызванной наночастицами ¹¹¹ In-ChL6 AMF, для лечения рака груди человека у мышей. J Nucl Med. 2007; 48: 437. [PubMed] [Google Scholar] 18. Olkowski ZL. Jedrzejczak WW. Ответы иммунной системы на гипертермию. Adv Exp Med Biol. 1990; 267: 507. [PubMed] [Google Scholar]

Обращает внимание на рак

Радиофармпрепарат для биодобавки рака. 2008 Dec; 23 (6): 671–679.

Онкологический центр, Медицинский центр Дэвиса Калифорнийского университета, Сакраменто, Калифорния

Автор, ответственный за переписку. Запросы на перепечатку направляйте по адресу: Джеральд Л. ДеНардо, Онкологический центр, Медицинский центр Дэвиса Калифорнийского университета, 1508 Бульвар Альгамбра, комната 3100, Сакраменто, Калифорния 95816; Тел .: 916-734-3787; Факс: 916-703-5014. Электронная почта: Электронная почта: ude.sivadcu@odranedlgЭта статья цитируется другими статьями в PMC.

Суммирование

Перспективы гипертермии еще предстоит реализовать, но основная идея и влияние тепла на (раковые) клетки хорошо известны. Гибель клеток от воздействия тепла зависит как от интенсивности тепла, так и от продолжительности воздействия.Клетки погибают от некроза и апоптоза. Сублетальные дозы тепла повышают чувствительность раковых клеток к радиации и лекарствам. Благодаря достижениям в химии и физике использование силы тепла для уничтожения раковых клеток теперь кажется достижимым! Использование новых систем, воплощенных в комбинации наночастиц, нацеленных на молекулы, и гистерезисного нагрева наночастиц с «сфокусированными» переменными магнитными частотами (AMF), позволяет лучше контролировать доставку тепла. Важно отметить, что гипертермия не повреждает, а может даже усилить иммунную систему.Необходимы испытания на пациентах, чтобы определить клиническую роль нового теплового лечения.

Ключевые слова: рак груди, антитела, биотерапия, иммунотерапия, визуализация

«Тех, кого нельзя вылечить лекарствами, можно вылечить хирургическим путем. Тех, кого нельзя вылечить хирургическим путем, можно вылечить огнем [гипертермией]. Те, кого нельзя вылечить огнем, они действительно неизлечимы ».

— Гиппократ (479–377 до н.э.)

Лечение рака теплом: прошлое и настоящее

Использование повышенной температуры, гипертермии, не является новым методом лечения рака.Гиппократ знал, что тепло может лечить или уменьшать опухоли. Об уменьшении размера опухоли после сильной лихорадки, вызванной инфекцией, сообщалось в 1866 году. ¹ Тепло оказывает глубокое воздействие на клетки. В малых дозах тепло способствует восстановлению после травм. В высоких дозах это приводит к гибели клеток, которая может наступить немедленно при экстремальных дозах. Из-за этих эффектов термическая обработка или термотерапия потенциально эффективны против рака. Влияние тепла на раковые клетки хорошо известно. ² Гибель клеток от воздействия тепла зависит как от интенсивности приложенного тепла, так и от времени воздействия.Клетки погибают в результате некроза при высоких дозах. ³ При более мягких условиях воздействия клетки подвергаются апоптозу. Сублетальное тепло, недостаточное для того, чтобы вызвать гибель клеток, повышает чувствительность раковых клеток к радиации и многим лекарствам. ⁴ Клинические испытания показали, что результат, измеряемый выживаемостью пациента и регрессией опухоли, часто намного лучше, когда тепло и радиация сочетаются. ⁵ Комбинированное воздействие тепла и излучения называется тепловой или тепловой радиосенсибилизацией.Гипертермия может быть самым сильнодействующим радиосенсибилизатором, известным на сегодняшний день. Подобный эффект наблюдается у многих химиотерапевтических препаратов. ⁶ Тепло повреждает белки, необходимые для восстановления повреждений ДНК. Нормальные клетки обычно восстанавливаются быстрее, чем раковые, при воздействии тепла или сочетания тепла и излучения. Кроме того, нормальные ткани имеют больший кровоток, чем раковые ткани, поэтому они лучше рассеивают тепло. Если нагрев прерывается, происходит рекуперация тепла; нормальные ткани, такие как кожа, особенно эффективно рассеивают тепло.Для лечения рака это удача.

Несмотря на свою эффективность, обещание гипертермии как самостоятельного лечения рака, за некоторыми исключениями, еще не реализовано. Основными техническими препятствиями были неспособность локализовать эффективные уровни тепла в раке, не подвергая пациента опасному стрессу. ^7,8 Таким образом, необходимы методы более избирательной доставки тепла и неинвазивной прогностической дозиметрии тканей, чтобы использовать потенциал гипертермии для лечения рака.

Нагревание осуществлялось с использованием различных методов, включая: (1) теплопроводность тепла от источника при более высокой температуре; (2) сочетание резистивных и диэлектрических потерь в ткани от приложенного электромагнитного поля; (3) введение в ткани воспринимающего материала, который нагревается от приложенного электромагнитного поля; или (4) механические потери из-за молекулярных колебаний, вызванных ультразвуковой волной давления. В простейших формах гипертермии ткань нагревается за счет циркуляции предварительно нагретой извне крови через ткань, путем размещения нагретой поверхности на коже или полостях тела или путем имплантации источников тепла с проволокой, иглой или катетером.Другие методы нагрева включают коротковолновую диатермию, радиочастотное емкостное нагревание, микроволны, ультразвук и интерстициальные имплантаты. ⁶

Термическое лечение рака обычно ограничивалось поверхностным раком. ⁹ В клиническом применении гипертермии можно выделить три метода: местная, региональная и гипертермия всего тела. Недостатками обогрева всего тела являются системный стресс, возникающий из-за отсутствия предпочтительного обогрева. ¹⁰ Несмотря на это серьезное ограничение, некоторые успехи были достигнуты с гипертермией всего тела, особенно при использовании в сочетании с лекарствами и радиацией.

Местное и региональное применение гипертермии может избежать некоторых ограничений гипертермии всего тела. Эти методы требуют, чтобы тепло было сосредоточено на раке с использованием систем доставки тепла, которые лучше контролируют местоположение и дозу применяемого тепла. Электромагнитные поля использовались для локализации и концентрации тепла путем прямого нагрева ткани или активации воспринимающего материала.Примеры включают хирургическое введение радиочастотных зондов или «термических семян» для лечения рака печени и простаты соответственно. К недостаткам этих подходов можно отнести их инвазивный характер и относительно неизбирательный характер повреждения тканей. Эти недостатки до некоторой степени преодолеваются за счет разработки антенных решеток микроволнового диапазона для удаленного отвода тепла. Радиочастотная и микроволновая обработка страдают от депонирования энергии в промежуточных тканях, когда источник энергии также является источником тепла или тепло от воспринимающего вещества повреждает нормальные ткани.

В 1957 году Гилкрист и др. ¹¹ лечили метастатический рак в лимфатических узлах с помощью частиц магнитного оксида железа размером 20–100 нанометров (Fe ₂ O ₃ ), вводимых в лимфатические каналы, дренирующиеся в лимфатические узлы. Частицы нагревали воздействием переменного радиочастотного магнитного поля (AMF). Эта работа показала, что комбинация магнитных частиц и AMF была подходящей комбинацией материалов и энергии для создания внутриопухолевого нагрева.Нагрев ткани происходил из-за гистерезисных потерь или «магнитного трения» от магнитных частиц, а не из-за индукционного нагрева ткани, который возникает из-за диэлектрических потерь или потерь на вихревые токи. Последующие работы других исследователей дополнительно исследовали этот подход к гипертермии при раке с использованием магнитных частиц, непосредственно вводимых в опухоли. ¹²

Нанотехнологии будущего

Достижения в области химии и физики предоставили привлекательный набор наночастиц и устройств для использования в биомедицинских приложениях. ¹³ Для доставки лекарств липосомы или другие наночастицы на основе полимеров могут использоваться для транспортировки полезных нагрузок лекарств, которые высвобождаются за счет индуцированного нагрева, который «плавит» полимерную оболочку. Наночастицы железа в раке могут быть нагреты внешним магнитным полем, настроенным на частоты, которые производят тепло в раке. Для магнитно-резонансной томографии (МРТ) рака суперпарамагнитные частицы оксида железа размером 5–10 нм проходят клинические испытания.

Несколько лет назад ученые из военной технологической компании разработали пропитанные смолой магнитные наночастицы, предназначенные для нагрева под воздействием магнитного поля, для ремонта военной брони и для предупреждения о присутствии биологических и химических боевых агентов.Эти ученые выдвинули гипотезу, что биосовместимая магнитная наночастица, прикрепленная к антителу, может нацеливаться на раковые клетки, исключая необходимость вводить частицы непосредственно в опухоль. Совместные исследования с учеными из Массачусетского университета показали, что наночастицы оксида железа, конъюгированные с антителами, способны убивать раковые клетки в культуре.

Новый молекулярный подход к термотерапии

Способность сочетать нацеливающие антитела с наночастицами, неактивными до тех пор, пока они не подверглись воздействию AMF, дала возможность селективно доставлять тепло к раку, если энергия AMF была ограничена областью обрабатывали.Эти молекулярные методы доставки тепла к раковым клеткам возродили термическую обработку.

В одной системе (TNT ^™ ; Triton BioSystems, Inc., Челмсфорд, Массачусетс), разрабатываемой для лечения рака, триллионы AMF-чувствительных наночастиц, конъюгированных с противораковыми моноклональными антителами (биозондами), при введении в кровоток ищут и связываются с рецепторами (мишенями) на раковых клетках, так что внешнее устройство AMF может быть использовано для индукции нагрева биозондов, связанных с раковыми клетками ().Устройство AMF направлено так, чтобы направлять энергию в область, где наночастицы преобразуют магнитную энергию в тепловую, что приводит к гибели клеток. В этом методе используется комбинация магнитных наночастиц, локализованных в раке, и катушки AMF, которую можно включать и выключать для избирательного нагрева целевых наночастиц, тем самым вызывая тепло, сосредоточенное в раке, для разрушения клеток. Благодаря своей специфичности к антителам биозонды связываются с антигеном, экспрессируемым на раковых клетках, и тепло фокусируется на раковых клетках из-за наночастиц ().Селективность достигается потому, что для создания убивающих клетки уровней тепла должны существовать два условия: (1) концентрация наночастиц, достаточная для генерации тепла, и (2) переменное магнитное поле с достаточной «мощностью», чтобы вызвать нагревание наночастиц. Доказательство концепции было продемонстрировано для модельного биозонда () и устройства AMF () на модели мыши с агрессивным ксенотрансплантатом рака груди человека. Лечение состояло из: (1) магнитных наночастиц, связанных с антителами (биозондами), которые нацелены на раковые клетки при внутривенном введении, и (2) внешнего AMF, который избирательно нагревает биозонды для уничтожения раковых клеток.Система, воплощенная в комбинации как направленных на антитела биозондов, так и сфокусированного AMF, использовала магнитную энергию для нагрева наночастиц, закрепленных на раковых клетках, убивая на клеточном уровне при очень высоких температурах (). Биозонды имели диаметр 20 нм и состояли из ядра из магнетита (Fe ₃ O ₄ ), покрытого декстраном, и покрытия из биосовместимого полимера (полиэтиленгликоля), с которым ковалентно связано антитело, специфичное для ракового антигена. (). Эти исследования документально подтвердили, что биозонды фиксируются на клетках рака груди человека, привитых мышам, и что выделяется достаточно тепла, чтобы вызвать регресс этих человеческих раковых образований. ¹⁴ Всего через 20 минут лечения наблюдалась значительная регрессия опухоли и гибель клеток в результате некроза (), что свидетельствует об очень сильном локальном нагревании (например, термической абляции). Гипертермия, обычно при температурах ниже 42 ° C, требует 1–6 часов лечения, чтобы показать наблюдаемый эффект. Одно только магнитное поле и только биозонды не вызывали никакого эффекта, потому что биозонды, которые не подвергаются воздействию AMF, не нагреваются, и, наоборот, AMF, взаимодействуя с тканью в отсутствие биозондов, не генерирует значительного тепла в этих условиях.

Биозонды, состоящие из наночастиц железа, прикрепленных к специфическим для раковых клеток антителам, перемещаются по кровообращению, ищут (нацелены) и связываются с раковыми клетками. Каждая наночастица покрыта полимерами и сахарами, которые делают ее невидимой для иммунной системы, и снабжены моноклональными антителами, предназначенными для поиска и захвата раковой клетки. Более 10 000 биозондов (вставка) могут поместиться в точку в конце этого предложения.

Триллионы биозондов вводятся в кровоток.Антитела на наночастицах захватывают рецепторы на поверхности раковых клеток. Наночастица неактивна до тех пор, пока не будет активирована («активирована») внешней системой переменного магнитного поля (AMF). Тысячи биозондов могут прикрепиться к одной клетке. Наночастицы нагреваются при активации магнитным полем AMF, сфокусированным на раке; Энергия AMF заставляет наночастицы менять полярность тысячи раз в секунду, создавая тепло, которое разрушает раковые клетки. Биозонды остывают, как только выключают AMF.

Фотография реальной катушки (слева), в которую была вставлена ​​под наркозом мышь (стрелка) так, чтобы ксенотрансплантат рака молочной железы находился в фокусе (стрелка) катушки переменного магнитного поля (AMF). Спирали могут быть изготовлены для полного или частичного окружения раковой опухоли или области тела пациента. Схема устройства AMF (справа), предназначенного для доставки AMF к дополнительным областям тела пациента способом, аналогичным томографической визуализации (например, компьютеризированной рентгеновской или позитронно-эмиссионной томографии).(С любезного разрешения Samuel Straface, PhD, Triton Biosystems, Inc., Челмсфорд, Массачусетс)

Электронные микрофотографии человеческих ксенотрансплантатов, вырезанных у каждой из 2 мышей, 1 мышь через 3 дня после внутривенной инъекции биозондов, меченных радиоизотопом индия-111 (слева) ), а другой обработан аналогичным образом, но еще через день после того, как биозонды были активированы переменным магнитным полем в течение 20 минут (справа). На электронной микрофотографии слева показаны здоровые клетки рака груди с очертаниями клеточных и ядерных мембран (стрелка в виде шахматной доски) и внутриклеточные цитоплазматические гранулы.Также можно увидеть биозонды железа, расположенные на клеточной мембране (белая стрелка). Электронная микрофотография справа показывает некротическую гибель клеток, проявляющуюся в потере четкости мембраны и цитоплазматических вакуолях (черная стрелка).

Задержка роста ксенотрансплантатов рака груди человека у мышей. Время удвоения, утроения и т. Д. Объемов ксенотрансплантата значительно замедлилось, когда мышам дали биозонды, которые затем активировали с помощью переменной магнитной частоты (AMF) (синий), по сравнению с необработанными мышами (желтые) или мышами, получавшими лечение. только с биозондами (красный) или AMF (зеленый).Ксенотрансплантатам, обработанным биозондами и AMF, требовалось около 20 дней, чтобы удвоиться в объеме, тогда как ксенотрансплантаты в других группах удвоились примерно за 5-6 дней.

Были использованы стратегии AMF для усиления эффекта опухоли и обеспечения восстановления нормальных тканей: (1) технология AMF ограничивала ткань, подвергающуюся воздействию опухоли, и (2) прерывистый AMF позволял нормальным тканям рассеивать тепло, производимое вихревыми потоками. токи. ¹⁵ Чтобы ограничить большую часть энергии AMF в опухолевой ткани, первичная энергия от катушки AMF была «сфокусирована» на ограниченной области.При расчете с использованием концентраций опухоли и биозондов из исследований биораспределения и параметров «мощности» AMF макроскопические оценки тепла опухоли коррелировали с ответом опухоли, причем лучший ответ опухоли соответствовал самому высокому выделенному теплу около 20 Дж на грамм опухоли. ¹⁶ Это количество тепла кажется низким для наблюдаемых реакций опухоли и предполагает, что микроскопические дозы биозондов в местах расположения мембраны клеточной мембраны были намного выше. Электронные микрофотографии показали, что опухоли демонстрируют широко распространенную некротическую гибель клеток.Это повреждение может быть следствием близости биозондов к клетке, поскольку они связаны с клеточной мембраной комплексом антитело-антиген, как показано на электронных микрофотографиях. ^12,16 Следовательно, клеточная мембрана поглощает большую часть тепла, прежде чем оно рассеется в более крупном пространстве.

Возможности терморегулирования

Достоинством данной системы является уровень контроля. Тепло передается только тогда, когда устройство AMF включено, и происходит в основном в тканях, которые получают достаточную комбинацию биозондов и энергии AMF.Биозонды на основе оксида железа инертны и, как ожидается, очищаются от железа обычными путями. Пульсирование AMF снижает нагрев нормальной ткани, позволяя этим тканям рассеивать неспецифическое тепло, выделяемое из-за вихревых токов (). Получены наночастицы с гораздо более высоким тепловыделением, то есть в 5–10 раз больше. Другие возможности повышения эффективности и безопасности включают возможность: (1) фракционировать дозу AMF; (2) варьировать время лечения AMF; (3) изменять последовательность импульсов AMF; (4) фракционировать дозу биозонда; (5) сделать несколько инъекций биозонда; и (6) повторение лечения AMF с течением времени после однократной дозы биозонда.

Доказательства термического восстановления нормальной ткани у мышей. На температуру кожи, нагретую вихревыми токами, при постоянной переменной магнитной частоте (AMF) 1300 Эрстед (Гаусс) также влияли продолжительность включения, доли времени включения / выключения и общее время «воздействия», в течение которого AMF Было доставлено. Более низкая нагрузка (большее время выключения) позволяла температуре вернуться к нормальной базовой температуре, поскольку гомеостатические механизмы способствовали отводу тепла. Рабочие условия составляли 60% (Вкл / Выкл: 120/80 секунд), 45% (Вкл / Выкл: 90/110 секунд) и 30% (Вкл / Выкл: 120/280 секунд), соответственно.

Термическое лечение пациентов

«Мощность», необходимая для лечения пациентов, по-видимому, намного больше, чем та, которая требуется для лечения мышей, и представляет собой барьер для перехода от мышей к пациентам-людям. Однако, как предполагалось ранее, есть также бесчисленные возможности для улучшений. Разработка неинвазивной, хотя и макроскопической системы термометрии стала важной задачей, которая стала возможной благодаря радиоактивному изотопу (и оксиду железа), включенному в биозонды. ¹⁶ Поскольку биозонды «помечены», количество биозондов в тканях может быть точно определено. Индий-111 ( ¹¹¹ In), радиоактивный изотоп, обычно используемый для визуализации пациентов, предоставляет информацию о локализации биозонда и фармакокинетике, которая доступна до применения AMF для лечения (). Точно так же оксид железа в наночастицах можно обнаружить с помощью МРТ. Эти данные представляют информацию, необходимую для расчета макроскопического тепла ткани.Очевидно, что количественная ядерная визуализация или МРТ могут быть использованы в будущих приложениях у пациентов для получения этой информации.

Томографическое изображение поперечного сечения с модулированной интенсивностью цвета через голову пациента, полученное через 1 день после внутривенной инъекции химерного антитела L6, присоединенного к радиоизотопу индия-111. Метастазы рака груди (стрелки) можно увидеть, потому что с ними связываются антитела, что проявляется в более теплых цветах (красный), отражающих больше радиоизотопа.

Выводы

Гипертермия — многообещающий подход.Гистерезисный нагрев магнитных наночастиц с AMF можно использовать для лечения рака с небольшим повреждением нормальных тканей. Этот метод позволяет избежать подавления костного мозга, которое возникает в результате приема многих лекарств или высоких уровней радиации. Идея использования силы тепла для уничтожения раковых клеток теперь кажется достижимой! Используя новые системы, можно лучше контролировать подачу тепла. Существенными преимуществами системы, описанной в этой статье, являются ее избирательность, неинвазивный способ действия и привлекательный профиль побочных эффектов.Избирательный по отношению к раку характер системы воплощен в комбинации биозондов, нацеленных на антитела, и целевого AMF. Еще одно преимущество системы — уровень контроля. Тепло передается только тогда, когда устройство AMF включено, и происходит только в тканях, которые обладают комбинацией биозондов в достаточной концентрации и возбуждаются полем AMF. Наконец, гипертермия не повреждает и может даже усилить иммунную систему по сравнению с другими методами лечения рака. ^{13, 19} Необходимы клинические испытания на пациентах, чтобы определить клиническую роль новой термической обработки и рассмотреть предпочтительные стратегии.

Благодарности

Эта работа была в основном поддержана грантами Министерства обороны, Национального института рака и Министерства энергетики. Авторы благодарны многим людям за их вклад, включая Сэмюэля Стрэфейса, доктора философии, Аллена Формана, доктора философии, Роберта Ивкова, доктора философии, и Аруцельвана Натараджана, доктора философии.

Заявление о раскрытии информации

Никаких конкурирующих финансовых интересов не существует.

Об авторах

Джеральд Л. ДеНардо получил медицинскую степень в Медицинской школе Калифорнийского университета в Сан-Франциско в 1957 году.После стажировки и обучения в области внутренней медицины и ядерной медицины, а также службы в армии, он начал свою академическую карьеру в Университете Колорадо в 1961 году и в Стэнфорде в 1965 году. Он присоединился к кафедрам радиологии и медицины Калифорнийского университета в Медицинской школе Дэвиса. в 1970 году. Доктор ДеНардо специализируется на системной лучевой терапии для лечения лимфомы, лейкемии и метастатического рака груди и простаты, в настоящее время уделяя особое внимание новым, малым молекулам. Он был лауреатом Премии Кассена за 2000 год, представленной на 47-м ежегодном собрании Общества ядерной медицины в Санкт-Петербурге.Луис, штат Миссури, и премия Берсона-Яллоу в 1978 и 1984 годах. Доктор ДеНардо в настоящее время является почетным профессором внутренней медицины, радиологии и патологии Калифорнийского университета в Медицинской школе Дэвиса и членом его онкологического центра.

Салли Дж. ДеНардо получила медицинскую степень в Чикагском университете, Медицинскую школу Притцера в 1965 году и постдокторскую подготовку по внутренним болезням, гематологии / онкологии и ядерной медицине в Стэнфорде с 1965 по 1971 год. Калифорнийский университет, медицинская школа Дэвиса.Ее основным клиническим и исследовательским направлением была ядерная онкология: разработка и оценка новых радиофармацевтических препаратов, направленных на опухоль, или рекомбинантных фрагментов для лечения рака и визуализации. Она работает в Американском совете по ядерной медицине и в редакционных советах нескольких журналов. Доктор ДеНардо — старший профессор внутренней медицины (гематология / онкология) и радиологии (ядерная медицина) Калифорнийского университета в Медицинской школе Дэвиса и член его онкологического центра.

Ссылки

1. Busch W. Uber den Einfluss, wellchen heftigere Erysipelin zuweilig auf organisierte Neubildungen ausuben. Verhandlugen des naturhistorischen Vereines der preussischen Rheinlande und Westphalens. 1866; 23:28. [Google Scholar] 2. Dewhirst MW. Viglianti BL. Lora-Michiels M, et al. Основные принципы тепловой дозиметрии и тепловые пороги повреждения тканей от гипертермии. Инт Дж. Hypertherm. 2003; 19: 267. [PubMed] [Google Scholar] 3. Воротникова Е. Ивков Р. Форман А и др.Величина и зависимость от времени апоптотического ответа нормальных и злокачественных клеток, подвергнутых ионизирующему излучению, по сравнению с гипертермией. Int J Radiat Biol. 2006; 82: 549. [PubMed] [Google Scholar] 4. Rand RW. Снег HD. Эллиотт Д.Г. и др. Термомагнитная хирургия рака. Appl Biochem Biotechnol. 1981; 6: 265. [PubMed] [Google Scholar] 5. ван дер Зи Дж. Гонсалес Д. ван Рун GC, et al. Сравнение только лучевой терапии с лучевой терапией и гипертермией при местнораспространенных опухолях таза: проспективное рандомизированное многоцентровое исследование.Ланцет. 2000; 355: 1119. [PubMed] [Google Scholar] 6. Hildebrandt B. Wust P. Ahlers O, et al. Клеточные и молекулярные основы гипертермии. Crit Rev Oncol / Hematol. 2002; 43: 33. [PubMed] [Google Scholar] 7. Жерар Х. ван Эхо, Д.А. Whitacre M и др. Доксорубицин, циклофосфамид и гипертермия всего тела для лечения запущенной саркомы мягких тканей. Рак. 1984; 53: 2585. [PubMed] [Google Scholar] 8. Мороз П. Джонс СК. Серый Б.Н. Магнитно-опосредованная гипертермия: текущее состояние и будущие направления.Инт Дж. Hypertherm. 2002; 18: 267. [PubMed] [Google Scholar] 9. Холл EJ. Гарсия А.Дж. 6-е. Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс; 2005. Радиобиология для радиолога. [Google Scholar] 10. Dewhirst MW. Джонс Э. Самульски Т. и др. Гипертермия. В: Куфе Д., редактор; Поллак Р, редактор; Weichsolbaum R и др., Редакторы. Онкологическая медицина. Гамильтон Онтарио; Канада: BC Decker: 2003. стр. 623. [Google Scholar] 11. Петтигрю RT. Galt JM. Ладгейт С.М. и др. Клинические эффекты гипертермии всего тела при запущенных злокачественных новообразованиях.Бр Мед Дж. 1974; 4: 679. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 13. Джордан А. Шольц Р. Вуст П. и др. Гипертермия магнитной жидкости (MFH): лечение рака переменным магнитным полем вызвало возбуждение биосовместимых суперпарамагнитных наночастиц. J Magnetism Magnetic Mater. 1999; 201: 413. [Google Scholar] 14. Ито А. Хонда Х. Кобаяши Т. Иммунотерапия рака, основанная на внутриклеточной гипертермии с использованием наночастиц магнетита: новая концепция «контролируемого нагреванием некроза» с экспрессией белка теплового шока.Cancer Immunol Immunother. 2006; 55: 320. [PubMed] [Google Scholar] 15. DeNardo SJ. DeNardo GL. Miers LA, et al. Разработка биозондов, нацеленных на опухоль ((111) In-химерные наночастицы моноклональных антител L6) для терапии рака с использованием переменного магнитного поля. Clin Cancer Res. 2005; 11: 7087с. [PubMed] [Google Scholar] 16. Ивков Р. ДеНардо SJ. Даум В. и др. Применение переменных магнитных полей большой амплитуды для индукции нагрева наночастиц, локализованных в раке. Clin Cancer Res. 2005; 11: 7093с. [PubMed] [Google Scholar] 17.DeNardo SJ. DeNardo GL. Натараджан А. и др. Термодозиметрия, предсказывающая эффективность термоабляционной терапии, вызванной наночастицами ¹¹¹ In-ChL6 AMF, для лечения рака груди человека у мышей. J Nucl Med. 2007; 48: 437. [PubMed] [Google Scholar] 18. Olkowski ZL. Jedrzejczak WW. Ответы иммунной системы на гипертермию. Adv Exp Med Biol. 1990; 267: 507. [PubMed] [Google Scholar]

Обращает внимание на рак

Радиофармпрепарат для биодобавки рака. 2008 Dec; 23 (6): 671–679.

Онкологический центр, Медицинский центр Дэвиса Калифорнийского университета, Сакраменто, Калифорния

Автор, ответственный за переписку. Запросы на перепечатку направляйте по адресу: Джеральд Л. ДеНардо, Онкологический центр, Медицинский центр Дэвиса Калифорнийского университета, 1508 Бульвар Альгамбра, комната 3100, Сакраменто, Калифорния 95816; Тел .: 916-734-3787; Факс: 916-703-5014. Электронная почта: Электронная почта: ude.sivadcu@odranedlgЭта статья цитируется другими статьями в PMC.

Суммирование

Перспективы гипертермии еще предстоит реализовать, но основная идея и влияние тепла на (раковые) клетки хорошо известны. Гибель клеток от воздействия тепла зависит как от интенсивности тепла, так и от продолжительности воздействия.Клетки погибают от некроза и апоптоза. Сублетальные дозы тепла повышают чувствительность раковых клеток к радиации и лекарствам. Благодаря достижениям в химии и физике использование силы тепла для уничтожения раковых клеток теперь кажется достижимым! Использование новых систем, воплощенных в комбинации наночастиц, нацеленных на молекулы, и гистерезисного нагрева наночастиц с «сфокусированными» переменными магнитными частотами (AMF), позволяет лучше контролировать доставку тепла. Важно отметить, что гипертермия не повреждает, а может даже усилить иммунную систему.Необходимы испытания на пациентах, чтобы определить клиническую роль нового теплового лечения.

Ключевые слова: рак груди, антитела, биотерапия, иммунотерапия, визуализация

«Тех, кого нельзя вылечить лекарствами, можно вылечить хирургическим путем. Тех, кого нельзя вылечить хирургическим путем, можно вылечить огнем [гипертермией]. Те, кого нельзя вылечить огнем, они действительно неизлечимы ».

— Гиппократ (479–377 до н.э.)

Лечение рака теплом: прошлое и настоящее

Использование повышенной температуры, гипертермии, не является новым методом лечения рака.Гиппократ знал, что тепло может лечить или уменьшать опухоли. Об уменьшении размера опухоли после сильной лихорадки, вызванной инфекцией, сообщалось в 1866 году. ¹ Тепло оказывает глубокое воздействие на клетки. В малых дозах тепло способствует восстановлению после травм. В высоких дозах это приводит к гибели клеток, которая может наступить немедленно при экстремальных дозах. Из-за этих эффектов термическая обработка или термотерапия потенциально эффективны против рака. Влияние тепла на раковые клетки хорошо известно. ² Гибель клеток от воздействия тепла зависит как от интенсивности приложенного тепла, так и от времени воздействия.Клетки погибают в результате некроза при высоких дозах. ³ При более мягких условиях воздействия клетки подвергаются апоптозу. Сублетальное тепло, недостаточное для того, чтобы вызвать гибель клеток, повышает чувствительность раковых клеток к радиации и многим лекарствам. ⁴ Клинические испытания показали, что результат, измеряемый выживаемостью пациента и регрессией опухоли, часто намного лучше, когда тепло и радиация сочетаются. ⁵ Комбинированное воздействие тепла и излучения называется тепловой или тепловой радиосенсибилизацией.Гипертермия может быть самым сильнодействующим радиосенсибилизатором, известным на сегодняшний день. Подобный эффект наблюдается у многих химиотерапевтических препаратов. ⁶ Тепло повреждает белки, необходимые для восстановления повреждений ДНК. Нормальные клетки обычно восстанавливаются быстрее, чем раковые, при воздействии тепла или сочетания тепла и излучения. Кроме того, нормальные ткани имеют больший кровоток, чем раковые ткани, поэтому они лучше рассеивают тепло. Если нагрев прерывается, происходит рекуперация тепла; нормальные ткани, такие как кожа, особенно эффективно рассеивают тепло.Для лечения рака это удача.

Несмотря на свою эффективность, обещание гипертермии как самостоятельного лечения рака, за некоторыми исключениями, еще не реализовано. Основными техническими препятствиями были неспособность локализовать эффективные уровни тепла в раке, не подвергая пациента опасному стрессу. ^7,8 Таким образом, необходимы методы более избирательной доставки тепла и неинвазивной прогностической дозиметрии тканей, чтобы использовать потенциал гипертермии для лечения рака.

Нагревание осуществлялось с использованием различных методов, включая: (1) теплопроводность тепла от источника при более высокой температуре; (2) сочетание резистивных и диэлектрических потерь в ткани от приложенного электромагнитного поля; (3) введение в ткани воспринимающего материала, который нагревается от приложенного электромагнитного поля; или (4) механические потери из-за молекулярных колебаний, вызванных ультразвуковой волной давления. В простейших формах гипертермии ткань нагревается за счет циркуляции предварительно нагретой извне крови через ткань, путем размещения нагретой поверхности на коже или полостях тела или путем имплантации источников тепла с проволокой, иглой или катетером.Другие методы нагрева включают коротковолновую диатермию, радиочастотное емкостное нагревание, микроволны, ультразвук и интерстициальные имплантаты. ⁶

Термическое лечение рака обычно ограничивалось поверхностным раком. ⁹ В клиническом применении гипертермии можно выделить три метода: местная, региональная и гипертермия всего тела. Недостатками обогрева всего тела являются системный стресс, возникающий из-за отсутствия предпочтительного обогрева. ¹⁰ Несмотря на это серьезное ограничение, некоторые успехи были достигнуты с гипертермией всего тела, особенно при использовании в сочетании с лекарствами и радиацией.

Местное и региональное применение гипертермии может избежать некоторых ограничений гипертермии всего тела. Эти методы требуют, чтобы тепло было сосредоточено на раке с использованием систем доставки тепла, которые лучше контролируют местоположение и дозу применяемого тепла. Электромагнитные поля использовались для локализации и концентрации тепла путем прямого нагрева ткани или активации воспринимающего материала.Примеры включают хирургическое введение радиочастотных зондов или «термических семян» для лечения рака печени и простаты соответственно. К недостаткам этих подходов можно отнести их инвазивный характер и относительно неизбирательный характер повреждения тканей. Эти недостатки до некоторой степени преодолеваются за счет разработки антенных решеток микроволнового диапазона для удаленного отвода тепла. Радиочастотная и микроволновая обработка страдают от депонирования энергии в промежуточных тканях, когда источник энергии также является источником тепла или тепло от воспринимающего вещества повреждает нормальные ткани.

В 1957 году Гилкрист и др. ¹¹ лечили метастатический рак в лимфатических узлах с помощью частиц магнитного оксида железа размером 20–100 нанометров (Fe ₂ O ₃ ), вводимых в лимфатические каналы, дренирующиеся в лимфатические узлы. Частицы нагревали воздействием переменного радиочастотного магнитного поля (AMF). Эта работа показала, что комбинация магнитных частиц и AMF была подходящей комбинацией материалов и энергии для создания внутриопухолевого нагрева.Нагрев ткани происходил из-за гистерезисных потерь или «магнитного трения» от магнитных частиц, а не из-за индукционного нагрева ткани, который возникает из-за диэлектрических потерь или потерь на вихревые токи. Последующие работы других исследователей дополнительно исследовали этот подход к гипертермии при раке с использованием магнитных частиц, непосредственно вводимых в опухоли. ¹²

Нанотехнологии будущего

Достижения в области химии и физики предоставили привлекательный набор наночастиц и устройств для использования в биомедицинских приложениях. ¹³ Для доставки лекарств липосомы или другие наночастицы на основе полимеров могут использоваться для транспортировки полезных нагрузок лекарств, которые высвобождаются за счет индуцированного нагрева, который «плавит» полимерную оболочку. Наночастицы железа в раке могут быть нагреты внешним магнитным полем, настроенным на частоты, которые производят тепло в раке. Для магнитно-резонансной томографии (МРТ) рака суперпарамагнитные частицы оксида железа размером 5–10 нм проходят клинические испытания.

Несколько лет назад ученые из военной технологической компании разработали пропитанные смолой магнитные наночастицы, предназначенные для нагрева под воздействием магнитного поля, для ремонта военной брони и для предупреждения о присутствии биологических и химических боевых агентов.Эти ученые выдвинули гипотезу, что биосовместимая магнитная наночастица, прикрепленная к антителу, может нацеливаться на раковые клетки, исключая необходимость вводить частицы непосредственно в опухоль. Совместные исследования с учеными из Массачусетского университета показали, что наночастицы оксида железа, конъюгированные с антителами, способны убивать раковые клетки в культуре.

Новый молекулярный подход к термотерапии

Способность сочетать нацеливающие антитела с наночастицами, неактивными до тех пор, пока они не подверглись воздействию AMF, дала возможность селективно доставлять тепло к раку, если энергия AMF была ограничена областью обрабатывали.Эти молекулярные методы доставки тепла к раковым клеткам возродили термическую обработку.

В одной системе (TNT ^™ ; Triton BioSystems, Inc., Челмсфорд, Массачусетс), разрабатываемой для лечения рака, триллионы AMF-чувствительных наночастиц, конъюгированных с противораковыми моноклональными антителами (биозондами), при введении в кровоток ищут и связываются с рецепторами (мишенями) на раковых клетках, так что внешнее устройство AMF может быть использовано для индукции нагрева биозондов, связанных с раковыми клетками ().Устройство AMF направлено так, чтобы направлять энергию в область, где наночастицы преобразуют магнитную энергию в тепловую, что приводит к гибели клеток. В этом методе используется комбинация магнитных наночастиц, локализованных в раке, и катушки AMF, которую можно включать и выключать для избирательного нагрева целевых наночастиц, тем самым вызывая тепло, сосредоточенное в раке, для разрушения клеток. Благодаря своей специфичности к антителам биозонды связываются с антигеном, экспрессируемым на раковых клетках, и тепло фокусируется на раковых клетках из-за наночастиц ().Селективность достигается потому, что для создания убивающих клетки уровней тепла должны существовать два условия: (1) концентрация наночастиц, достаточная для генерации тепла, и (2) переменное магнитное поле с достаточной «мощностью», чтобы вызвать нагревание наночастиц. Доказательство концепции было продемонстрировано для модельного биозонда () и устройства AMF () на модели мыши с агрессивным ксенотрансплантатом рака груди человека. Лечение состояло из: (1) магнитных наночастиц, связанных с антителами (биозондами), которые нацелены на раковые клетки при внутривенном введении, и (2) внешнего AMF, который избирательно нагревает биозонды для уничтожения раковых клеток.Система, воплощенная в комбинации как направленных на антитела биозондов, так и сфокусированного AMF, использовала магнитную энергию для нагрева наночастиц, закрепленных на раковых клетках, убивая на клеточном уровне при очень высоких температурах (). Биозонды имели диаметр 20 нм и состояли из ядра из магнетита (Fe ₃ O ₄ ), покрытого декстраном, и покрытия из биосовместимого полимера (полиэтиленгликоля), с которым ковалентно связано антитело, специфичное для ракового антигена. (). Эти исследования документально подтвердили, что биозонды фиксируются на клетках рака груди человека, привитых мышам, и что выделяется достаточно тепла, чтобы вызвать регресс этих человеческих раковых образований. ¹⁴ Всего через 20 минут лечения наблюдалась значительная регрессия опухоли и гибель клеток в результате некроза (), что свидетельствует об очень сильном локальном нагревании (например, термической абляции). Гипертермия, обычно при температурах ниже 42 ° C, требует 1–6 часов лечения, чтобы показать наблюдаемый эффект. Одно только магнитное поле и только биозонды не вызывали никакого эффекта, потому что биозонды, которые не подвергаются воздействию AMF, не нагреваются, и, наоборот, AMF, взаимодействуя с тканью в отсутствие биозондов, не генерирует значительного тепла в этих условиях.

Биозонды, состоящие из наночастиц железа, прикрепленных к специфическим для раковых клеток антителам, перемещаются по кровообращению, ищут (нацелены) и связываются с раковыми клетками. Каждая наночастица покрыта полимерами и сахарами, которые делают ее невидимой для иммунной системы, и снабжены моноклональными антителами, предназначенными для поиска и захвата раковой клетки. Более 10 000 биозондов (вставка) могут поместиться в точку в конце этого предложения.

Триллионы биозондов вводятся в кровоток.Антитела на наночастицах захватывают рецепторы на поверхности раковых клеток. Наночастица неактивна до тех пор, пока не будет активирована («активирована») внешней системой переменного магнитного поля (AMF). Тысячи биозондов могут прикрепиться к одной клетке. Наночастицы нагреваются при активации магнитным полем AMF, сфокусированным на раке; Энергия AMF заставляет наночастицы менять полярность тысячи раз в секунду, создавая тепло, которое разрушает раковые клетки. Биозонды остывают, как только выключают AMF.

Фотография реальной катушки (слева), в которую была вставлена ​​под наркозом мышь (стрелка) так, чтобы ксенотрансплантат рака молочной железы находился в фокусе (стрелка) катушки переменного магнитного поля (AMF). Спирали могут быть изготовлены для полного или частичного окружения раковой опухоли или области тела пациента. Схема устройства AMF (справа), предназначенного для доставки AMF к дополнительным областям тела пациента способом, аналогичным томографической визуализации (например, компьютеризированной рентгеновской или позитронно-эмиссионной томографии).(С любезного разрешения Samuel Straface, PhD, Triton Biosystems, Inc., Челмсфорд, Массачусетс)

Электронные микрофотографии человеческих ксенотрансплантатов, вырезанных у каждой из 2 мышей, 1 мышь через 3 дня после внутривенной инъекции биозондов, меченных радиоизотопом индия-111 (слева) ), а другой обработан аналогичным образом, но еще через день после того, как биозонды были активированы переменным магнитным полем в течение 20 минут (справа). На электронной микрофотографии слева показаны здоровые клетки рака груди с очертаниями клеточных и ядерных мембран (стрелка в виде шахматной доски) и внутриклеточные цитоплазматические гранулы.Также можно увидеть биозонды железа, расположенные на клеточной мембране (белая стрелка). Электронная микрофотография справа показывает некротическую гибель клеток, проявляющуюся в потере четкости мембраны и цитоплазматических вакуолях (черная стрелка).

Задержка роста ксенотрансплантатов рака груди человека у мышей. Время удвоения, утроения и т. Д. Объемов ксенотрансплантата значительно замедлилось, когда мышам дали биозонды, которые затем активировали с помощью переменной магнитной частоты (AMF) (синий), по сравнению с необработанными мышами (желтые) или мышами, получавшими лечение. только с биозондами (красный) или AMF (зеленый).Ксенотрансплантатам, обработанным биозондами и AMF, требовалось около 20 дней, чтобы удвоиться в объеме, тогда как ксенотрансплантаты в других группах удвоились примерно за 5-6 дней.

Были использованы стратегии AMF для усиления эффекта опухоли и обеспечения восстановления нормальных тканей: (1) технология AMF ограничивала ткань, подвергающуюся воздействию опухоли, и (2) прерывистый AMF позволял нормальным тканям рассеивать тепло, производимое вихревыми потоками. токи. ¹⁵ Чтобы ограничить большую часть энергии AMF в опухолевой ткани, первичная энергия от катушки AMF была «сфокусирована» на ограниченной области.При расчете с использованием концентраций опухоли и биозондов из исследований биораспределения и параметров «мощности» AMF макроскопические оценки тепла опухоли коррелировали с ответом опухоли, причем лучший ответ опухоли соответствовал самому высокому выделенному теплу около 20 Дж на грамм опухоли. ¹⁶ Это количество тепла кажется низким для наблюдаемых реакций опухоли и предполагает, что микроскопические дозы биозондов в местах расположения мембраны клеточной мембраны были намного выше. Электронные микрофотографии показали, что опухоли демонстрируют широко распространенную некротическую гибель клеток.Это повреждение может быть следствием близости биозондов к клетке, поскольку они связаны с клеточной мембраной комплексом антитело-антиген, как показано на электронных микрофотографиях. ^12,16 Следовательно, клеточная мембрана поглощает большую часть тепла, прежде чем оно рассеется в более крупном пространстве.

Возможности терморегулирования

Достоинством данной системы является уровень контроля. Тепло передается только тогда, когда устройство AMF включено, и происходит в основном в тканях, которые получают достаточную комбинацию биозондов и энергии AMF.Биозонды на основе оксида железа инертны и, как ожидается, очищаются от железа обычными путями. Пульсирование AMF снижает нагрев нормальной ткани, позволяя этим тканям рассеивать неспецифическое тепло, выделяемое из-за вихревых токов (). Получены наночастицы с гораздо более высоким тепловыделением, то есть в 5–10 раз больше. Другие возможности повышения эффективности и безопасности включают возможность: (1) фракционировать дозу AMF; (2) варьировать время лечения AMF; (3) изменять последовательность импульсов AMF; (4) фракционировать дозу биозонда; (5) сделать несколько инъекций биозонда; и (6) повторение лечения AMF с течением времени после однократной дозы биозонда.

Доказательства термического восстановления нормальной ткани у мышей. На температуру кожи, нагретую вихревыми токами, при постоянной переменной магнитной частоте (AMF) 1300 Эрстед (Гаусс) также влияли продолжительность включения, доли времени включения / выключения и общее время «воздействия», в течение которого AMF Было доставлено. Более низкая нагрузка (большее время выключения) позволяла температуре вернуться к нормальной базовой температуре, поскольку гомеостатические механизмы способствовали отводу тепла. Рабочие условия составляли 60% (Вкл / Выкл: 120/80 секунд), 45% (Вкл / Выкл: 90/110 секунд) и 30% (Вкл / Выкл: 120/280 секунд), соответственно.

Термическое лечение пациентов

«Мощность», необходимая для лечения пациентов, по-видимому, намного больше, чем та, которая требуется для лечения мышей, и представляет собой барьер для перехода от мышей к пациентам-людям. Однако, как предполагалось ранее, есть также бесчисленные возможности для улучшений. Разработка неинвазивной, хотя и макроскопической системы термометрии стала важной задачей, которая стала возможной благодаря радиоактивному изотопу (и оксиду железа), включенному в биозонды. ¹⁶ Поскольку биозонды «помечены», количество биозондов в тканях может быть точно определено. Индий-111 ( ¹¹¹ In), радиоактивный изотоп, обычно используемый для визуализации пациентов, предоставляет информацию о локализации биозонда и фармакокинетике, которая доступна до применения AMF для лечения (). Точно так же оксид железа в наночастицах можно обнаружить с помощью МРТ. Эти данные представляют информацию, необходимую для расчета макроскопического тепла ткани.Очевидно, что количественная ядерная визуализация или МРТ могут быть использованы в будущих приложениях у пациентов для получения этой информации.

Томографическое изображение поперечного сечения с модулированной интенсивностью цвета через голову пациента, полученное через 1 день после внутривенной инъекции химерного антитела L6, присоединенного к радиоизотопу индия-111. Метастазы рака груди (стрелки) можно увидеть, потому что с ними связываются антитела, что проявляется в более теплых цветах (красный), отражающих больше радиоизотопа.

Выводы

Гипертермия — многообещающий подход.Гистерезисный нагрев магнитных наночастиц с AMF можно использовать для лечения рака с небольшим повреждением нормальных тканей. Этот метод позволяет избежать подавления костного мозга, которое возникает в результате приема многих лекарств или высоких уровней радиации. Идея использования силы тепла для уничтожения раковых клеток теперь кажется достижимой! Используя новые системы, можно лучше контролировать подачу тепла. Существенными преимуществами системы, описанной в этой статье, являются ее избирательность, неинвазивный способ действия и привлекательный профиль побочных эффектов.Избирательный по отношению к раку характер системы воплощен в комбинации биозондов, нацеленных на антитела, и целевого AMF. Еще одно преимущество системы — уровень контроля. Тепло передается только тогда, когда устройство AMF включено, и происходит только в тканях, которые обладают комбинацией биозондов в достаточной концентрации и возбуждаются полем AMF. Наконец, гипертермия не повреждает и может даже усилить иммунную систему по сравнению с другими методами лечения рака. ^{13, 19} Необходимы клинические испытания на пациентах, чтобы определить клиническую роль новой термической обработки и рассмотреть предпочтительные стратегии.

Благодарности

Эта работа была в основном поддержана грантами Министерства обороны, Национального института рака и Министерства энергетики. Авторы благодарны многим людям за их вклад, включая Сэмюэля Стрэфейса, доктора философии, Аллена Формана, доктора философии, Роберта Ивкова, доктора философии, и Аруцельвана Натараджана, доктора философии.

Заявление о раскрытии информации

Никаких конкурирующих финансовых интересов не существует.

Об авторах

Джеральд Л. ДеНардо получил медицинскую степень в Медицинской школе Калифорнийского университета в Сан-Франциско в 1957 году.После стажировки и обучения в области внутренней медицины и ядерной медицины, а также службы в армии, он начал свою академическую карьеру в Университете Колорадо в 1961 году и в Стэнфорде в 1965 году. Он присоединился к кафедрам радиологии и медицины Калифорнийского университета в Медицинской школе Дэвиса. в 1970 году. Доктор ДеНардо специализируется на системной лучевой терапии для лечения лимфомы, лейкемии и метастатического рака груди и простаты, в настоящее время уделяя особое внимание новым, малым молекулам. Он был лауреатом Премии Кассена за 2000 год, представленной на 47-м ежегодном собрании Общества ядерной медицины в Санкт-Петербурге.Луис, штат Миссури, и премия Берсона-Яллоу в 1978 и 1984 годах. Доктор ДеНардо в настоящее время является почетным профессором внутренней медицины, радиологии и патологии Калифорнийского университета в Медицинской школе Дэвиса и членом его онкологического центра.

Салли Дж. ДеНардо получила медицинскую степень в Чикагском университете, Медицинскую школу Притцера в 1965 году и постдокторскую подготовку по внутренним болезням, гематологии / онкологии и ядерной медицине в Стэнфорде с 1965 по 1971 год. Калифорнийский университет, медицинская школа Дэвиса.Ее основным клиническим и исследовательским направлением была ядерная онкология: разработка и оценка новых радиофармацевтических препаратов, направленных на опухоль, или рекомбинантных фрагментов для лечения рака и визуализации. Она работает в Американском совете по ядерной медицине и в редакционных советах нескольких журналов. Доктор ДеНардо — старший профессор внутренней медицины (гематология / онкология) и радиологии (ядерная медицина) Калифорнийского университета в Медицинской школе Дэвиса и член его онкологического центра.

Ссылки

1. Busch W. Uber den Einfluss, wellchen heftigere Erysipelin zuweilig auf organisierte Neubildungen ausuben. Verhandlugen des naturhistorischen Vereines der preussischen Rheinlande und Westphalens. 1866; 23:28. [Google Scholar] 2. Dewhirst MW. Viglianti BL. Lora-Michiels M, et al. Основные принципы тепловой дозиметрии и тепловые пороги повреждения тканей от гипертермии. Инт Дж. Hypertherm. 2003; 19: 267. [PubMed] [Google Scholar] 3. Воротникова Е. Ивков Р. Форман А и др.Величина и зависимость от времени апоптотического ответа нормальных и злокачественных клеток, подвергнутых ионизирующему излучению, по сравнению с гипертермией. Int J Radiat Biol. 2006; 82: 549. [PubMed] [Google Scholar] 4. Rand RW. Снег HD. Эллиотт Д.Г. и др. Термомагнитная хирургия рака. Appl Biochem Biotechnol. 1981; 6: 265. [PubMed] [Google Scholar] 5. ван дер Зи Дж. Гонсалес Д. ван Рун GC, et al. Сравнение только лучевой терапии с лучевой терапией и гипертермией при местнораспространенных опухолях таза: проспективное рандомизированное многоцентровое исследование.Ланцет. 2000; 355: 1119. [PubMed] [Google Scholar] 6. Hildebrandt B. Wust P. Ahlers O, et al. Клеточные и молекулярные основы гипертермии. Crit Rev Oncol / Hematol. 2002; 43: 33. [PubMed] [Google Scholar] 7. Жерар Х. ван Эхо, Д.А. Whitacre M и др. Доксорубицин, циклофосфамид и гипертермия всего тела для лечения запущенной саркомы мягких тканей. Рак. 1984; 53: 2585. [PubMed] [Google Scholar] 8. Мороз П. Джонс СК. Серый Б.Н. Магнитно-опосредованная гипертермия: текущее состояние и будущие направления.Инт Дж. Hypertherm. 2002; 18: 267. [PubMed] [Google Scholar] 9. Холл EJ. Гарсия А.Дж. 6-е. Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс; 2005. Радиобиология для радиолога. [Google Scholar] 10. Dewhirst MW. Джонс Э. Самульски Т. и др. Гипертермия. В: Куфе Д., редактор; Поллак Р, редактор; Weichsolbaum R и др., Редакторы. Онкологическая медицина. Гамильтон Онтарио; Канада: BC Decker: 2003. стр. 623. [Google Scholar] 11. Петтигрю RT. Galt JM. Ладгейт С.М. и др. Клинические эффекты гипертермии всего тела при запущенных злокачественных новообразованиях.Бр Мед Дж. 1974; 4: 679. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 13. Джордан А. Шольц Р. Вуст П. и др. Гипертермия магнитной жидкости (MFH): лечение рака переменным магнитным полем вызвало возбуждение биосовместимых суперпарамагнитных наночастиц. J Magnetism Magnetic Mater. 1999; 201: 413. [Google Scholar] 14. Ито А. Хонда Х. Кобаяши Т. Иммунотерапия рака, основанная на внутриклеточной гипертермии с использованием наночастиц магнетита: новая концепция «контролируемого нагреванием некроза» с экспрессией белка теплового шока.Cancer Immunol Immunother. 2006; 55: 320. [PubMed] [Google Scholar] 15. DeNardo SJ. DeNardo GL. Miers LA, et al. Разработка биозондов, нацеленных на опухоль ((111) In-химерные наночастицы моноклональных антител L6) для терапии рака с использованием переменного магнитного поля. Clin Cancer Res. 2005; 11: 7087с. [PubMed] [Google Scholar] 16. Ивков Р. ДеНардо SJ. Даум В. и др. Применение переменных магнитных полей большой амплитуды для индукции нагрева наночастиц, локализованных в раке. Clin Cancer Res. 2005; 11: 7093с. [PubMed] [Google Scholar] 17.DeNardo SJ. DeNardo GL. Натараджан А. и др. Термодозиметрия, предсказывающая эффективность термоабляционной терапии, вызванной наночастицами ¹¹¹ In-ChL6 AMF, для лечения рака груди человека у мышей. J Nucl Med. 2007; 48: 437. [PubMed] [Google Scholar] 18. Olkowski ZL. Jedrzejczak WW. Ответы иммунной системы на гипертермию. Adv Exp Med Biol. 1990; 267: 507. [PubMed] [Google Scholar]

Гипертермия в лечении рака — Национальный институт рака

Почему тепло может сделать лечение рака более эффективным — Основы здоровья от клиники Кливленда

Тепло может быть невероятно простым, но мощным способом усиления эффекта химиотерапии и лучевой терапии рака.

Клиника Кливленда — некоммерческий академический медицинский центр. Реклама на нашем сайте помогает поддерживать нашу миссию. Мы не поддерживаем продукты или услуги, не принадлежащие Cleveland Clinic. Политика

Более 5000 лет назад врачи в Древнем Египте использовали тепло для лечения рака. Сегодня онкологи усовершенствовали доставку тепла — метод, называемый гипертермией — для улучшения результатов лучевой терапии и / или химиотерапии для:

«Гипертермия обычно повышает эффективность лучевой терапии примерно на 50 процентов по сравнению с использованием только радиации», — говорит онколог-радиолог Дженнифер Ю, доктор медицинских наук.

«Вместо того, чтобы полностью убивать раковые клетки, умеренная температурная гипертермия« делает »раковые клетки более восприимчивыми к радиации или химиотерапии. Он также может нацеливаться на опухолевые клетки, которые оказываются устойчивыми к радиации и химиотерапии ».

Как тепло влияет на рак

Гипертермия отличается от «абляционных» методов, которые используют тепло — от ультразвуковых волн, радиоволн или лазеров — для разрушения раковых клеток.

«В этих процедурах самого тепла достаточно, чтобы« приготовить »рак», — объясняет д-р.Ю. «При умеренной температурной гипертермии мы используем более низкие температуры (от 109˚ до 110˚ F), чтобы лучевая терапия или химиотерапия работали лучше. Это часто уменьшает опухоль ».

Гипертермия вызывает несколько разных явлений во время лечения рака:

• Повышает чувствительность раковых стволовых клеток к радиации.
• Он препятствует способности опухолевых клеток восстанавливать повреждения от излучения.
• Повышает эффективность химиотерапевтических препаратов.
• Увеличивает приток крови к опухоли, делая опухолевые клетки более чувствительными к радиации и улучшая доставку химиотерапии к опухоли.
• Он усиливает иммунный ответ организма на раковые клетки.

Как работает гипертермия

Онкологи используют различные методы для нагрева опухолей до и после лучевой терапии.

Они могут использовать небольшие микроволновые печи для нагрева опухолей, расположенных у поверхности тела. Они могут помещать датчики в полость тела, например в прямую кишку, для нагрева опухоли. Или они могут хирургическим путем поместить зонд, чтобы нагреть опухоль глубоко внутри тела, например, в головном мозге.

Онкологи обычно проводят лечение гипертермией два раза в неделю в течение курса лучевой терапии.Каждая процедура занимает около часа.

Тепло также может передаваться разными способами с помощью химиотерапии.

Врачи могут нагреть кровь, питающую опухоль, а затем провести химиотерапию через нагретую кровь.

Или хирурги могут нагревать химиотерапевтические препараты и распространять их через брюшную полость и таз для лечения опухолей, расположенных там. Этот метод, называемый гипертермической внутрибрюшинной химиотерапией (HIPEC), используется, например, для лечения метастазов рака яичников.

Гипертермия обычно проводится примерно в течение часа после химиотерапии, за исключением HIPEC, где пациенты получают гипертермию и химиотерапию одновременно.

Каково это

Прелесть гипертермии в том, что она не вредит нормальным клеткам и тканям. Однако пациенты доктора Юй часто задаются вопросом, может ли гипертермия вызвать ожог.

«Гипертермия часто ощущается как грелка. Большинство пациентов не чувствуют дискомфорта », — говорит она.

Проволочные термометры используются, чтобы врачи могли контролировать температуру и предотвращать перегрев.

Тем не менее, даже с этой мерой предосторожности примерно у 10 процентов пациентов с гипертермией появляются временные волдыри на коже.По ее словам, они обычно быстро заживают.

Что показывают исследования

В 2010 году исследователи из Университета Дьюка обнаружили, что добавление гипертермии к лучевой терапии рака груди дало 65 процентов ответа по сравнению с 42 процентами только при облучении.

«Совсем недавно в рандомизированном клиническом исследовании исследователи обнаружили, что гипертермия и радиация улучшают контроль боли при метастазах в кости по сравнению с одним облучением», — говорит д-р Ю.

Исследователи в ее лаборатории также изучали потенциал гипертермии в лечении раковых стволовых клеток, способствующих росту опухолей головного мозга.

Со временем все больше и больше исследований покажут преимущества гипертермии для онкологических больных, считает доктор Ю.

«Комбинация гипертермии и лучевой терапии — отличный способ лечения, если вы не прошли предыдущую химиотерапию и лучевую терапию», — говорит она.

Что такое рак?

Рак поражает каждого третьего человека в США. Скорее всего, вы или кто-то из ваших знакомых заболели раком. Вот некоторая информация, которая поможет вам лучше понять, что такое рак.

Вы состоите из триллионов клеток, которые в течение вашей жизни обычно растут и делятся по мере необходимости. Когда клетки выходят из строя или стареют, они обычно умирают. Рак начинается, когда что-то идет не так в этом процессе, и ваши клетки продолжают производить новые клетки, а старые или ненормальные не умирают, когда должны. По мере того, как раковые клетки выходят из-под контроля, они могут вытеснять нормальные клетки. Это мешает вашему телу работать должным образом.

Многие люди успешно лечат рак.Фактически, больше людей, чем когда-либо прежде, живут полноценной жизнью после лечения рака.

Рак — это больше, чем одна болезнь

Есть много видов рака. Рак может развиться в любом месте тела и назван в честь той части тела, где он возник. Например, рак груди, который начинается в груди, по-прежнему называется раком груди, даже если он распространяется (метастазирует) в другие части тела.

Есть две основные категории рака:

• Гематологический рак (кровь) — это рак клеток крови, включая лейкоз, лимфому и множественную миелому.
• S Олидные раковые опухоли — это злокачественные опухоли любого из других органов или тканей тела. Наиболее распространенными солидными опухолями являются рак груди, предстательной железы, легких и колоректального рака.

Эти виды рака в чем-то похожи, но могут отличаться по способам роста, распространения и реакции на лечение.
Некоторые виды рака быстро растут и распространяются. Другие растут медленнее. Некоторые из них с большей вероятностью распространятся на другие части тела. Другие, как правило, остаются там, где начали.

Некоторые виды рака лучше всего лечить хирургическим путем; другие лучше реагируют на такие препараты, как химиотерапия. Часто для достижения наилучших результатов используются 2 или более процедур.

Что такое опухоль?

Опухоль — это уплотнение или новообразование. Некоторые опухоли — это рак, а многие — нет.

• Шишки, не являющиеся раком, называются доброкачественными
• Раковые опухоли называются злокачественными

Рак отличается тем, что он может распространяться на другие части тела, а доброкачественные опухоли — нет.Раковые клетки могут оторваться от того места, где начался рак. Эти клетки могут перемещаться в другие части тела и в конечном итоге попадать в лимфатические узлы или другие органы тела, вызывая проблемы с нормальным функционированием.

Что вызывает рак?

Раковые клетки развиваются из-за множественных изменений в их генах. У этих изменений может быть много возможных причин. Образ жизни, гены, полученные от родителей, и воздействие вызывающих рак агентов окружающей среды — все это может сыграть свою роль.Часто нет очевидной причины.

Какая стадия рака?

При обнаружении рака проводятся тесты, чтобы узнать, насколько велик рак и распространился ли он с того места, где возник. Это называется стадией рака.

Более низкая стадия (например, стадия 1 или 2) означает, что рак не распространился очень сильно. Более высокое число (например, стадия 3 или 4) означает, что он распространился больше. 4 этап — высший.

Стадия рака очень важна при выборе наилучшего лечения для человека.Спросите своего врача о стадии вашего рака и о том, что это значит для вас.

Как распространяется рак?

Рак может распространяться от того места, где он возник (первичный очаг), на другие части тела.

Когда раковые клетки отделяются от опухоли, они могут перемещаться в другие части тела через кровоток или лимфатическую систему. Раковые клетки могут путешествовать по кровотоку и достигать отдаленных органов. Если они проходят через лимфатическую систему, раковые клетки могут попасть в лимфатические узлы.В любом случае большинство уцелевших раковых клеток умирают или погибают прежде, чем они начнут расти где-нибудь еще. Но один или два могут поселиться на новом месте, начать расти и образовывать новые опухоли. Это распространение рака на новую часть тела называется метастазом .

Чтобы раковые клетки распространились на новые части тела, они должны претерпеть несколько изменений. Сначала они должны научиться оторваться от исходной опухоли, а затем прикрепиться к внешней стенке лимфатического сосуда или кровеносного сосуда.Затем они должны пройти через стенку сосуда, чтобы течь с кровью или лимфой к новому органу или лимфатическому узлу.

Почему некоторые виды рака возвращаются

На этой странице рассказывается о том, как иногда рак может вернуться после лечения. Есть информация о

Почему рак может вернуться

Рак может вернуться через некоторое время после первого лечения. Эта идея может пугать. Есть разные причины, по которым рак может вернуться.Вот эти причины:

• первоначальное лечение не избавило от всех раковых клеток, а оставшиеся превратились в новую опухоль
• некоторые раковые клетки распространились в других частях тела и начали там расти, образуя опухоль

После операции

Рак может вернуться после операции, потому что:

• раковые клетки остались после операции
• некоторые раковые клетки уже откололись от первичного рака, но были слишком малы, чтобы их можно было увидеть (микрометастазы)

Хирурги делают все возможное, чтобы удалить весь рак во время операции.Но всегда можно оставить небольшую группу раковых клеток. Ваш хирург может порекомендовать дополнительное лечение, если почувствует, что существует риск рецидива рака. Иногда это называют адъювантным лечением.

Дополнительным лечением может быть химиотерапия, лучевая терапия, гормональная терапия или таргетное лечение рака. Эти методы лечения направлены на то, чтобы попытаться контролировать или убить оставшиеся раковые клетки.

Вы можете прочитать об хирургии рака.

После медикаментозного лечения рака или лучевой терапии

Рак может иногда возвращаться после лекарственного лечения рака или лучевой терапии.Это может произойти, потому что лечение не уничтожило все раковые клетки.

Химиотерапевтические препараты убивают раковые клетки, атакуя клетки, которые находятся в процессе удвоения с образованием 2 новых клеток. Но не все клетки рака делятся одновременно. Нормальные клетки переходят в длительный период покоя между делениями. Раковые клетки тоже, хотя период покоя может быть намного короче.

Проведение химиотерапии в виде серии процедур помогает уловить как можно больше делящихся клеток.Клетки, которые находились в состоянии покоя, когда вы проходили первый курс лечения, могут делиться, когда вы начнете следующий курс лечения, и у них будет больше шансов умереть.

Но маловероятно, что какое-либо лечение химиотерапией убьет каждую раковую клетку в организме. Врачи стараются максимально снизить количество раковых клеток. Иммунная система убивает оставшиеся клетки, иначе они могут погибнуть.

Возможно, вам будет полезно узнать больше о том, как работает химиотерапия.

Радиотерапия делает небольшие разрывы в ДНК внутри клеток.Эти разрывы останавливают рост и деление раковых клеток и часто заставляют их умирать. Нормальные клетки, близкие к раку, также могут быть повреждены радиацией, но большинство из них выздоравливают и возвращаются к нормальной работе. Если лучевая терапия не убьет все раковые клетки, в какой-то момент в будущем они вырастут заново.

У нас есть дополнительная информация о лучевой терапии.

Иммунотерапия или таргетные противораковые препараты
Иммунотерапия использует нашу иммунную систему для борьбы с раком. Таргетные противораковые препараты действуют, «нацеливая» различия в раковых клетках, которые помогают им расти и выживать.Некоторые препараты действуют более чем одним способом и могут использоваться как для таргетного лечения, так и для иммунотерапии.

Некоторые иммунотерапевтические или направленные противораковые препараты могут полностью избавить от рака. Другие могут уменьшить рак или контролировать его в течение нескольких месяцев или лет. Таким образом, может показаться, что рак исчез и может не обнаруживаться ни при сканировании, ни в анализах крови. Но в организме может остаться небольшая группа клеток. Через некоторое время или после прекращения лечения они могут снова начать расти.

Вы можете узнать больше об иммунотерапии и таргетных противораковых препаратах.

Рак может стать устойчивым к лечению

Иногда рак становится устойчивым к лекарственному лечению рака. Рак развивается из нормальных клеток, которые изменились или мутировали, чтобы стать злокачественными. Мутация происходит в генах клетки. Эти изменения генов заставляют клетку вести себя иначе, чем нормальная клетка. Раковые клетки могут продолжать мутировать, становясь все более и более ненормальными.

Некоторые мутации могут сделать клетки устойчивыми к противораковым препаратам, таким как химиотерапия, таргетные противораковые препараты или гормональная терапия.Иногда в этом случае можно пройти другой курс лечения. Но иногда рак развивает устойчивость ко многим лекарствам одновременно. Это называется множественной лекарственной устойчивостью.

Ученые обнаружили группу генетических мутаций, которые, по их мнению, могут вызывать лекарственную устойчивость. Эти мутации означают, что раковые клетки могут не допустить попадания лекарств. Устойчивые клетки имеют высокий уровень вещества, называемого р-гликопротеином. Р-гликопротеин — это белок, обнаруженный в клеточных стенках. Белок действует как насос и выводит токсины из клеток.Клетки с высоким уровнем р-гликопротеина очень хорошо удерживают лекарства от рака.

Исследователи изучали лекарственную устойчивость почти с тех пор, как они использовали противораковые препараты. Чтобы сделать лекарственное лечение рака более эффективным, нам нужно найти способ преодолеть сопротивление.

Лечение или ремиссия

В наши дни врачи могут вылечить многие виды рака. Но некоторые виды рака могут вернуться через много лет после лечения. Таким образом, вы можете обнаружить, что ваш врач очень не хочет использовать слово «лечение», даже если нет никаких признаков того, что у вас остался какой-либо рак.Врачи обычно говорят, что ваш рак находится в стадии ремиссии. Это означает, что в вашем теле нет никаких признаков рака. Если остались раковые клетки:

• их слишком мало, чтобы найти
• их слишком мало, чтобы вызывать какие-либо симптомы
• находятся в неактивном состоянии и не растут

Врачи не могут быть уверены, что рак полностью исчез после лечения. Поэтому они могут посоветовать вам пройти долгосрочное лечение. Это может включать гормональную терапию или целенаправленное лечение рака.Это называется адъювантным лечением.

Адъювантное лечение также может представлять собой курс химиотерапии или лучевой терапии после операции. Цель этого лечения — предотвратить рецидив рака.

Жизнь в условиях неопределенности

Может быть очень трудно смириться с тем, что ваш рак может вернуться. Даже если врачи скажут вам, что они на 95% уверены, что ваш рак прошел навсегда, вас может очень расстроить то, что никто не может сказать наверняка, что вы излечились.

Некоторые люди обнаруживают, что не могут перестать думать об этом даже после окончания лечения. Возможно, вы немного испугаетесь планировать что-либо в будущем. Или вы можете чувствовать грусть или депрессию.

Для большинства людей, оказавшихся в такой ситуации, каждый день снижает риск рецидива. Большинство видов рака, которые собираются вернуться, вернутся в первые 2 года или около того после лечения. Через 5 лет вероятность рецидива еще ниже. В отношении некоторых видов рака через 10 лет ваш врач может сказать, что вы излечились.

Некоторые виды рака могут вернуться через много лет после того, как им впервые поставили диагноз. Некоторым людям очень трудно справиться с этой идеей, но есть вещи, которые вы можете сделать, чтобы помочь.

Получение помощи и поддержки

Возможно, вам будет полезно поговорить с другими людьми, находящимися в такой же ситуации, если вам трудно справиться с тем фактом, что у вас рак. Или вы можете поговорить с квалифицированным консультантом. Это может помочь вам найти способы справиться со страхом и беспокойством.

Вы можете связаться с консультантом, связавшись с одной из консультационных организаций.

Вы можете позвонить медсестрам Cancer Research UK, если вы хотите поговорить с кем-то, кроме ваших друзей и семьи. Поговорите с медсестрами отдела исследования рака Великобритании по бесплатному телефону 0808 800 4040 с 9:00 до 17:00 с понедельника по пятницу.