Автор: Жаклин Уотерс
Существует множество способов лечения рака, и некоторые из них почти так же страшны, как и сама болезнь. Но сегодня исследователи находят новые подходы, в том числе один, основанный на, казалось бы, чудесном выздоровлении раковых больных, перенёсших очень высокую температуру.
И самое интересное, что золото может оказаться именно тем ингредиентом, который необходим, чтобы воспользоваться слабостью некоторых видов рака к внезапному повышению температуры тела.
Это важно, потому что рак никуда не исчезнет.
В Соединённых Штатах рак является второй основной причиной смерти. По оценкам Американского онкологического общества, в 2022 году будет зарегистрировано 1,9 млн новых случаев заболевания раком и более 600 тыс. смертей от рака.
Это эквивалентно 5 250 новым случаям заболевания раком каждый день. Рак представляет собой огромную проблему для здоровья.
Ведущие методы лечения рака не всегда успешны и сопряжены с целым рядом возможных побочных эффектов, таких как тошнота, рвота, выпадение волос, повышенный риск инфекций и образования вторичных опухолей.
Гипертермия, также известная как перегрев, — это терапия, использующая тепло для уничтожения раковых клеток. Её лучше всего использовать вместе с другими методами лечения, такими как химиотерапия или лучевая терапия.
Одна из проблем при использовании гипертермии для лечения рака заключается в том, чтобы убедиться, что тепло попадает в нужное место. Именно здесь на помощь приходит золото. Текущие исследования показывают, что наночастицы золота могут быть использованы для нагрева и уничтожения опухолевых клеток с высокой точностью и минимальными побочными эффектами. Эта форма гипертермии называется фототермальной терапией, и она показала очень многообещающие результаты при лечении ряда видов рака.
Рак — это проблема
Рак является серьёзной проблемой здравоохранения во всём мире.
Согласно последним данным Американского онкологического общества, вероятность развития инвазивного рака в течение жизни у женщин в США составляет 38,5%, а у мужчин — 40,2%.
Рак становится инвазивным, когда он распространяется за пределы того слоя ткани, где он развился, и проникает в окружающие здоровые ткани и лимфатические узлы.
При отсутствии лечения раковые клетки могут попасть в кровь или лимфу и эмигрировать в другие ткани или органы. Этот процесс метастазирования часто приводит к появлению вторичных опухолей в организме.
Ведущие варианты лечения рака не являются идеальными
Поскольку рак настолько разнообразен, не существует единого, полностью комплексного подхода к лечению. Ведущие варианты лечения включают хирургию, радиотерапию, химиотерапию и иммунотерапию.
Хотя хирургическое вмешательство обычно считается эффективным методом лечения рака на ранних стадиях, оно не является идеальным для метастатического рака, поскольку раковые клетки распространились в другие области тела. В некоторых случаях, даже если операция была проведена на ранней стадии, рак может вернуться.
Лучевая терапия использует высокоэнергетическое излучение для повреждения ДНК раковых клеток. Этот вид терапии часто также повреждает окружающие здоровые ткани. Как и в случае с хирургическим вмешательством, метастатический рак трудно лечить с помощью лучевой терапии.
Химиотерапия позволяет лечить многие виды рака, даже если рак дал метастазы. К сожалению, препараты химиотерапии могут быть токсичными для здоровых, нераковых тканей организма.
Существенной проблемой лучевой терапии и химиотерапии является то, что и та, и другая могут вызывать рак, что делает вторичный рак серьёзным возможным побочным эффектом.
Иммунотерапия — это лечение рака, которое помогает иммунной системе бороться с раком. Как биологическая терапия, это лечение использует вещества, вырабатываемые другими живыми организмами.
Существует несколько видов иммунотерапии, включая терапию переноса Т-клеток, моноклональные антитела, модуляторы иммунной системы, лечебные вакцины и ингибиторы иммунных контрольных точек.
Хотя побочные эффекты от иммунотерапии обычно не доставляют такого беспокойства, как побочные эффекты от химиотерапии, они всё же могут возникнуть.
Поскольку иммунная система организма усиливается для борьбы с раковыми клетками, может возникнуть побочный ущерб для здоровых клеток, например, гриппоподобные симптомы, учащённое сердцебиение и воспаление органов.
Значительная часть исследований в области терапии рака посвящена поиску методов лечения, которые могут дополнить или заменить существующие методы лечения с большей эффективностью и меньшим количеством побочных эффектов.
Гипертермия как подход к лечению рака
В 1800-х годах врачи начали замечать ряд интригующих случаев с больными раком, у которых после высокой температуры, вызванной эризипелазом, симптомы рака уменьшались. У некоторых пациентов наблюдалась полная регрессия опухоли.
Эризипелас — это кожная инфекция, вызываемая бактериями стрептококка, обычно S. aureus или S. pyogenes. Ключевым признаком инфекции является лихорадка, которая может быть очень высокой.
Один хирург, доктор Уильям Коли, заинтересовался подобными случаями и в 1891 году ввёл S. pyogenes в неоперабельную опухоль пациента, чтобы проверить, поможет ли инфекция уменьшить её.
Температура тела пациента поднялась до 40,5 °C. Через несколько дней после начала лихорадки опухоль начала уменьшаться. Примечательно, что в течение двух недель опухоль исчезла.
Коули потратил годы на совершенствование бактериальных инъекций для лечения опухолей. Эти составы стали известны как токсины Коули.
Одна фармацевтическая компания создавала препараты токсинов Коли с 1899 по 1951 год, делая лечение доступным для врачей в США и Европе.
Результаты были разными для разных типов рака, но The Iowa Orthopaedic Journal отмечает, что лечение было особенно эффективным для рака костей и саркомы мягких тканей.
Саркомы мягких тканей — это раковые опухоли, образующиеся в мышцах, жире, нервах, выстилающих суставы, кровеносных сосудах и сухожилиях.
В 1962 году FDA исключило токсин Коли из списка разрешённых препаратов, поэтому использование этого токсина для лечения рака стало незаконным. В это время хирургия, радиотерапия и химиотерапия стали основными методами лечения рака.
Хотя эти другие методы лечения заняли центральное место, учёные продолжали исследовать, как гипертермия уменьшает опухоли.
За десятилетия они накопили огромный объём знаний о лечении рака с помощью гипертермии. Давайте вкратце рассмотрим некоторые основы биологии, лежащей в основе этой терапии.
Что мы знаем о тепле и раке
Опухоли обычно более кислотные, чем обычные ткани, и в них часто встречаются области гипоксии (недостаточного снабжения кислородом). В исследовании, опубликованном в журнале International Journal of Hyperthermia, отмечается, что эти два фактора делают опухоли устойчивыми к химиотерапии и радиации, но более восприимчивыми к тепловому стрессу.
Исследование, опубликованное в журнале Nanomedicine, показало, что гипертермия вызывает апоптоз клеток (запрограммированную клеточную смерть), вызывая непоправимые повреждения митохондрий.
Гипертермия также может вызвать некроз клеток (неконтролируемую гибель клеток), повреждая клеточную мембрану и денатурируя белки, согласно исследованию, опубликованному в журнале Cytometry Part A Международного общества по развитию цитометрии.
Гипертермия может запустить оба этих пути гибели клеток в одной опухоли одновременно. Количество некроза и апоптоза, происходящих в опухоли, зависит от нескольких факторов, особенно от степени воздействия тепла.
Апоптоз — гораздо более «чистый» и организованный процесс, чем некроз. Некроз разрушает окружающие ткани, поэтому врачам важно тщательно выбирать интенсивность и продолжительность тепловой обработки.
В своей обзорной статье «Наночастицы золота в онкологической тераностике» авторы отмечают, что злокачественные раковые клетки, как правило, имеют сниженную реактивность защиты от теплового шока, что делает их более восприимчивыми к тепловому стрессу.
Тепловой стресс делает опухоли более уязвимыми к лучевой терапии, повышая её эффективность. Эта сенсибилизация происходит через несколько клеточных путей, согласно исследованию, опубликованному в журнале Cancers. Аналогичным образом, тепловой стресс делает опухоли более восприимчивыми к химиотерапевтическим препаратам.
Например, одно исследование in vitro, опубликованное в журнале Scientific Reports, показало, что при лечении злокачественной меланомы гипертермией и клинически значимыми химиотерапевтическими препаратами гипертермия повышает эффективность более чем одного химиотерапевтического препарата. Это отличная новость для лечения опухолевых клеток.
Вопрос в том, как с помощью гипертермии воздействовать непосредственно на опухолевые клетки, чтобы не повредить здоровые ткани?
Некоторые существующие методы являются инвазивными, особенно если опухоль расположена глубоко. Для многих методов распределение нагрева часто не является равномерным. Кроме того, эти методы, как правило, направлены на опухоль на основе того, что можно увидеть с помощью сканирования и человеческого глаза, но они неточны на клеточном уровне.
Наночастицы
Хитрость действительно эффективной гипертермии заключается в том, чтобы направить тепло внутрь опухоли, не нагревая все ткани вокруг неё, и наночастицы являются ключом к этой возможности. Использование наночастиц и ближнего инфракрасного излучения для создания тепла в опухоли является минимально инвазивным, более равномерным и гораздо более точным воздействием на опухоль на клеточном уровне.
Наночастицы крошечные, их размер варьируется от 1 до 100 нанометров (нм), хотя некоторые учёные утверждают, что размер наночастиц может достигать тысячи нм.
Если бы один из ваших волос был раздут до размеров телефонного столба, наночастица была бы маленькой точкой с диаметром, равным толщине листа бумаги.
Они слишком малы, чтобы их можно было увидеть без электронного микроскопа, но они могут оказывать мощное воздействие в зависимости от того, как их использовать.
Как наночастицы могут попасть в опухоль?
Кровеносные сосуды в опухолях отличаются от кровеносных сосудов в обычных органах. Опухоль не является здоровой, нормальной тканью, поэтому кровеносные сосуды, питающие её, также не являются нормальными или здоровыми.
Здоровые кровеносные сосуды, которые доставляют насыщенную кислородом кровь в ткани, имеют небольшие зазоры между эндотелиальными клетками, которые выстилают кровеносные сосуды. Представьте себе маленькую соломинку с маленькими прорезями. Эти эндотелиальные клетки окружены гладкомышечными клетками. Представьте себе другую соломинку, гораздо более прочную и немного большую, внутри которой находится соломинка поменьше.
В опухолях внутренняя соломинка имеет гораздо больше отверстий и не имеет прочной внешней соломинки, окружающей её. В результате опухоли питаются за счёт очень дырявых кровеносных сосудов.
Ваше тело частично полагается на лимфатическую систему для удаления отходов отмерших клеток и других процессов в организме. Представьте себе систему, очень похожую на все ваши кровеносные сосуды, но с другой ролью.
В опухоли лимфатические сосуды сдавливаются, что приводит к плохому оттоку лимфы из опухоли.
Негерметичность кровеносных сосудов и плохой лимфодренаж вызывают эффект, который позволяет наночастицам перемещаться из кровотока в опухоль и накапливаться там, говорится в обзорной статье, опубликованной в журнале Cancer in 2020.
Наночастицы золота идеальны для фототермической терапии
Наночастицы золота — идеальный кандидат для фототермальной терапии, которая обычно использует инфракрасный свет для нагревания тканей. Этот вид света может проникать глубоко в организм. Это хорошо, но ещё лучше, если тепло будет более интенсивным в области опухоли. В этом случае нет риска повредить другие ткани.
Именно здесь золото становится незаменимым. Золото достаточно биосовместимо, поскольку является инертным металлом. Наночастицы золота могут поглощать световую энергию и нагреваться до температуры выше 113 градусов по Фаренгейту.
Ближний инфракрасный (NIR) свет в диапазоне от 800 до 1200 нм может быть направлен в организм, где он попадает на наночастицы, которые затем нагреваются. Подумайте об этом как о микроволновой печи, которая нагревает холодный кофе, но не вашу кружку. В зависимости от размера и формы золотые наночастицы могут поглощать различные частоты света и могут быть разработаны для максимального поглощения NIR-излучения.
Размер золотых наночастиц имеет значение. В целом металлические наночастицы меньшего размера более эффективно преобразуют световую энергию в тепловую, чем металлические наночастицы большего размера.
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Application of Nanomaterials in Biomedical Imaging and Cancer Therapy в 2021 году, обычно существует два способа вызвать гипертермию в опухоли.
Во-первых, золотые наночастицы могут быть нагреты до высоких температур (выше 45°C) за несколько минут. Это приводит к гибели клеток в результате термической абляции. Недостатком является то, что это может вызвать прекращение кровотока в опухоли, и опухоль может кровоточить. Это препятствует дальнейшему лечению с помощью вторичной терапии.
Второй метод создаёт в опухоли лёгкую гипертермию (от 41,6 до 42,8 °C). Это вызывает повреждение клеток и делает кровеносные сосуды опухоли более негерметичными. Этот метод позволяет одновременно использовать синергетическую терапию, например, химиотерапию.
Сочетайте фототермическую терапию с другими методами лечения
Поскольку кровеносные сосуды, питающие опухоль, нездоровы, в опухоли могут быть участки с плохим кровоснабжением — поэтому некоторые участки опухоли могут быть гипоксичными.
Наночастицы могут не накапливаться в этих областях из-за недостаточного кровоснабжения, что означает, что одна только фототермическая терапия может не уничтожить все раковые клетки в опухоли.
Важно отметить, что исследования показывают, что выжившие опухолевые клетки, подвергшиеся воздействию тепла, могут быстро стать устойчивыми к тепловому стрессу, и это приводит к рецидиву и распространению рака (метастазированию), говорится в обзоре «Многофункциональные золотые наночастицы в диагностике и лечении рака».
Эти два пункта показывают, почему важно, чтобы в случаях, когда фототермальная терапия не может полностью уничтожить опухоль, эта терапия проводилась в паре с вторичной терапией, такой как химиотерапия, радиотерапия или иммунотерапия.
Выводы
Национальный институт рака отмечает, что гипертермия использовалась для лечения следующих типов прогрессирующих раковых заболеваний: рак аппендикса, рак мочевого пузыря, рак мозга, рак груди, рак шейки матки, рак пищевода, рак головы и шеи, рак печени, рак лёгких, меланома, мезотелиома, саркома и рак прямой кишки.
Как вид гипертермии, фототермическая терапия, используемая в сочетании с другими методами лечения рака, имеет большой потенциал в лечении первичных опухолей или метастатического рака при нескольких различных видах рака.
Ряд платформ на основе золотых наночастиц был оценён в клинических испытаниях. Хотя результаты пока в основном обнадёживающие, в обзоре «Многофункциональные золотые наночастицы в диагностике и лечении рака» отмечается, что многие из этих исследований всё ещё находятся на ранней стадии или первой фазе клинических испытаний.
По мере того как исследователи и клиницисты совершенствуют лечение с помощью фототермальной терапии, есть надежда, что однажды она станет доступным вариантом для онкологических больных во всём мире.
Источник: The Epoch Times
