Гипоксия — это отличительный признак солидных опухолей в микросреде, который вызывает стрессовые реакции, программы покоя, а также устойчивость к химиотерапии и радиоактивному облучению. До сих пор было неясно, как гипоксия в первичных опухолях влияет на судьбу диссеминированных опухолевых клеток (DTC) в органах-мишенях и как это связано с исходом для пациента. В этом исследовании говорится, что гипоксическая микросреда первичной опухоли порождает субпопуляцию неактивных DTC, которые ускользают от терапии и могут быть источником рецидива болезни и плохого прогноза.«Это исследование подчеркивает сигналы в первичной опухоли, которые заставляют распространенные раковые клетки переходить в спящее состояние», — сказал старший исследователь исследования Хулио А. Агирре-Гизо, доктор философии, профессор медицины, гематологии и медицинской онкологии, Школа Икана Института рака Тиша.
Медицина на горе Синай. «Спящие клетки должны быть нацелены на борьбу со всем спектром заболевания и противодействовать раку. Мы надеемся, что это исследование может привести к использованию маркеров покоя в первичных опухолях для оценки распространенности диссеминированных раковых клеток во вторичных органах и, таким образом, адаптации лечения к устранить эти спящие и избежать лечения раковых клеток ».Агирре-Гизо и группа исследователей из Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна, Политехнического института SUNY и Университета Висконсин-Мэдисон разработали устройство, использующее нанотехнологический инструмент, биосенсоры и передовые технологии визуализации для управления микросредой первичной опухоли.
Они создали контролируемые гипоксические и негипоксические ниши в опухолях, имплантировав устройства, загруженные лекарствами, вызывающими гипоксию. Эти «тонко настроенные» микросреды в живых опухолях позволили исследователям изолировать раковые клетки, чтобы определить их поведение при перемещении из первичной опухоли в легкие. Исследователи отслеживали DTC с помощью генетически закодированных биосенсоров, чтобы увидеть, какие клетки подвергались воздействию низкого уровня кислорода, какие клетки были в спящем состоянии и как они реагировали на терапию.
«Этот подход, а также инновации в области биосенсора гипоксии, нано- и визуализации, разработанные Политехническим институтом Университета Нью-Йорка и Программой интегрированной визуализации в Эйнштейне, позволили связать микросреду первичной опухоли с судьбой DTC таким способом, который никогда ранее не предпринимался, и при разрешении отдельных клеток, позволяя окончательно определить испытания механизма ", — сказал сопредседатель исследования старший научный сотрудник Джон Кондилис, доктор философии, профессор и сопредседатель кафедры анатомии. Структурная биология и содиректор программы интегрированной визуализации в Медицинском колледже Альберта Эйнштейна.
Исследователи обнаружили, что клетки DTC из гипоксических регионов все еще способны перерастать в метастазы и с большей вероятностью переходить в состояние покоя, в отличие от клеток с высоким уровнем кислорода в первичных опухолях. Таким образом, исследователи обнаружили, что гипоксические области опухоли могут не только быстро распространяться, увеличивая количество DTC, но также переводя большое количество из них в «спящий режим», создавая клетки, более эффективные для уклонения от химиотерапии.
«Это исследование является важным шагом для дальнейшего изучения биологии этих спящих клеток и разработки методов лечения, специально направленных на эту биологию», — пояснил д-р Агирре-Гизо.Это исследование показало, что низкий уровень кислорода, обнаруженный во многих опухолях, может быть плохим показателем прогноза не только потому, что он активирует более агрессивные характеристики в опухолевых клетках, но и потому, что он может позволить множеству спящих раковых клеток избежать химиотерапии. Тот факт, что исследователи обнаружили в первичной опухоли гены, которые скорректировались с помощью спящего, устойчивого к химиотерапии поведения раковых клеток в отдаленных органах, предполагает, что тест на маркеры может предсказать, какие пациенты могут быть предрасположены к переносу более спящих устойчивых к лекарствам раковых клеток.
«Рецидив рака после начального лечения остается критической нерешенной проблемой для слишком многих пациентов», — сказал Уильям О, доктор медицины, руководитель отдела гематологии и медицинской онкологии и профессор клинической терапии рака в Институте рака Тиша, Медицинская школа Икана в Гора Синай. «Это в высшей степени инновационное исследование открывает новый путь для воздействия на спящие раковые клетки, которые могут« прятаться »от наших доступных методов лечения и которым могут потребоваться дополнительные лекарства, чтобы искоренить их и улучшить показатели излечения.