Нагреть, лишить кислорода и облучить
|
Применение ионизирующей радиации для лучевой терапии злокачественных опухолей неизбежно приводит к негативному воздействию и на нормальные ткани организма, попадающие в зону облучения. Поэтому радиобиологи непрерывно работают над тем, чтобы ионизирующие излучения не только уничтожали злокачественные клетки, но и не наносили вреда окружающим опухоль здоровым тканям. Уже более 30 лет занимается разработкой новых видов лучевой терапии лаборатория лучевых методов лечения опухолей Института экспериментальной диагностики и терапии опухолей Российского онкологического научного центра им.Н.Н.Блохина РАМН. Наш собеседник - руководитель лаборатории, доктор биологических наук, профессор Адольф ВАЙНСОН рассказывает о новейших исследованиях в области радиотерапии опухолей и разработанных сотрудниками лаборатории методиках, уже применяемых при лечении больных.
- В данный момент на реакторе Московского инженерно-физического университета наша лаборатория изучает эффективность лечебного применения тепловых нейтронов. Они позволяют создать высокую локальную ионизацию в объеме всего нескольких клеток при предварительном введении туда одного из изотопов бора - бора-10. Успех этого метода, получившего название нейтронзахватной терапии, основан на избирательности введения бора именно в опухолевые клетки. При облучении меланом это достигается введением в кровь нагруженной бором аминокислоты фенилаланина, которая используется клетками для синтеза пигмента меланина. При лечении опухолей головного мозга борсодержащие соединения проходят именно в опухоль из-за отсутствия у нее гематоэнцефалического барьера. Сейчас накапливается опыт лечебного использования нейтронов в экспериментах на мышах с привитой меланомой и собаках со спонтанной меланомой, которых приводят владельцы в расположенную на территории Онкологического центра ветеринарную клинику. Ученым необходимо знать не только непосредственные, но и отдаленные результаты действия нейтронов как на опухоли, так и на нормальные ткани. Возможно, по окончании исследований встанет вопрос о реконструкции исследовательского ядерного реактора инженерно-физического университета и для лечения онкологических больных. В основе одной из принципиально новых разработок лаборатории, уже используемой онкологами РОНЦ им. Н.Н. Блохина и некоторыми клиниками Германии, Чехии и Китая, лежит повышенная резистентность к облучению обедненных кислородом тканей. Идея этого метода, известного под названием "гипоксирадиотерапия", была предложена главным научным сотрудником центра профессором С.Ярмоненко. Во время проведения сеанса лучевой терапии специальная установка удаляет из воздуха часть кислорода или азота, затем эта так называемая гипоксическая газовая смесь поступает непосредственно на ускорители, на которых облучают пациентов. Методика способствует увеличению толерантности нормальных тканей, что позволяет повысить дозу облучения опухоли. Основой избирательности метода является то обстоятельство, что большинство опухолей уже имеет зоны гипоксических клеток, которые резистентны к ионизирующим излучениям очень мало дополнительно защищаются при создании общей гипоксии организма. Гипоксирадиотерапия использует, можно сказать, самое фундаментальное различие между нормальными тканями и опухолями - неуправляемое организмом деление злокачественных клеток, при котором рост сосудов не успевает за ростом опухоли. Это приводит к возникновению в опухоли гипоксии двух видов - хронической и острой. Хроническая гипоксия вызвана удалением от капилляра клеток из-за неконтролируемого деления тех из них, которые расположены ближе к источнику кислорода и питательных веществ. Острая форма гипоксии приводит к росту резистентности опухоли к облучению, так как из-за давления со стороны постоянно делящихся клеток часть опухолевых сосудов временно полностью блокируется и злокачественное новообразование оказывается в состоянии глубокого кислородного голодания. На различиях в организации сосудистой сети опухоли и нормальных тканей основан и широко используемый в радиологической клинике центра такой эффективный метод лечения опухолей, как их нагрев до 40-42(C, также в сочетании с лучевой терапией. В нормальных тканях расширение сосудов в ответ на электромагнитный нагрев не дает температуре подниматься до таких высоких значений, как в опухоли, где сосудистая реакция на тепло выражена значительно меньше. Прямые измерения температуры опухоли и окружающих ее нормальных тканей во время сеанса гипертермии онкологических больных показали, что температура в центре опухоли может быть существенно выше, чем в окружающих нормальных тканях, а при такой высокой температуре, поддерживаемой в течение часа, разница даже 1-2(C существенно влияет на выживаемость клеток. Помимо непосредственного поражения опухолевых клеток, прогрев опухоли после сеанса лучевой терапии снижает способность опухолевых клеток к восстановлению от радиационных повреждений. Радиационный метод воздействия на опухолевые клетки не только применяется в виде лучевой терапии, но и является необходимым компонентом при создании противоопухолевых вакцин с помощью генной инженерии. Например, сейчас Онкологический центр совместно с Институтом биологии гена РАН разрабатывает вакцину для борьбы с метастазами и рецидивами меланомы. Удаленная при операции опухолевая ткань разделяется на отдельные клетки, в которые вводится ген, усиливающий иммунную реакцию организма против клеток этой опухоли. Однако при трансфекции ген попадает далеко не во все клетки опухоли. Поэтому, чтобы лишить раковые клетки способности к делению, после трансфекции их подвергают облучению в дозах не менее 100 Гр, сохраняя при этом их способность производить белок, стимулирующий иммунный ответ. Как минимум три месяца после однократного воздействия в очень большой дозе (она намного превышает дозу, подводимую к любым опухолям за весь самый интенсивный курс лучевой терапии) в части облученных клеток сохраняется морфологическая целостность и синтез меланина. При наблюдении за такими клетками под микроскопом хорошо видно, что медленная регрессия многих новообразований во время курса лучевой терапии как раз и определяется свойством клеток в течение долгого времени сохранять свою морфологическую целостность, уже полностью утеряв способность к делению. Хотелось бы упомянуть и о довольно парадоксальном факте, требующем новых исследований. Он касается математического моделирования процессов лучевой терапии. Радиобиологами всего мира накоплены данные о радиочувствительности клеток, получаемых из опухолей человека и животных. Детально изучены выживаемость клеток при разных дозах излучения, объем восстановления между фракциями, а также другие показатели, необходимые для моделирования динамики гибели клеток с каждым сеансом лучевой терапии. Но когда в последние годы начали проводить моделирование лучевой терапии, то оказалось, что во всех случаях при используемых курсах в опухолях размером в несколько сантиметров должно было бы оставаться еще много жизнеспособных клеток, в то время как на практике многие из таких опухолей полностью излечиваются. Данное несоответствие показывает, что мы пока не знаем другие важные факторы, влияющие на исход лучевой терапии. Одно из недавно высказанных предположений - двойственная роль опухолевой гипоксии, которая у части клеток вызывает рост радиорезистентности, осложняя тем самым лучевую терапию и обуславливая утрату способности к размножению или резко повышая радиочувствительность других клеток. Это и позволяет излечивать опухоли, сохраняя целостность и функционирование нормальных тканей, вместе с опухолью получающих высокие дозы. В проведенных экспериментах выяснилось, что хроническая гипоксия опухоли приводит не только к недостатку кислорода, но и к отсутствию глюкозы, что резко снижает энергетический потенциал клетки и, следовательно, способность к восстановлению от лучевых повреждений. Экспериментальная проверка таких представлений важна и для создания новых методов самой лучевой терапии, и для лучшего понимания биологии опухолевого роста, без которого невозможна победа над раком. Подготовила Марина КЫН, корр. "МГ". |