Kanker is wereldwijd de tweede belangrijkste doodsoorzaak. in 2018, er waren 18,1 miljoen nieuwe gevallen en 9,5 miljoen aan kanker gerelateerde sterfgevallen wereldwijd. tegen 2040, het aantal nieuwe kankergevallen per jaar zal naar verwachting stijgen tot 29,5 miljoen en het aantal kankergerelateerde sterfgevallen tot 16,4 miljoen.

Ongeveer 50 procent van alle kankerpatiënten kan baat hebben bij radiotherapie bij de behandeling van hun ziekte. Ongeveer de helft van die patiënten wordt vroeg genoeg gediagnosticeerd om hun kanker te genezen. Voor veel kankers, waaronder borst, prostaat, baarmoederhals, hoofd en nek, long- en hersenkanker, curatieve behandeling omvat bestralingstherapie. Echter, omdat radiotherapie zowel gezonde cellen als tumorcellen vernietigt, doses zijn beperkt.

Radiotherapie, ook wel bestralingstherapie genoemd, wordt alleen gebruikt voor de behandeling van kanker of in combinatie met andere behandelingsopties zoals chemotherapie en chirurgie. Het kan ook worden gebruikt om de tumor vóór de operatie te verkleinen. Bij radiotherapie, tumorcellen - die veel sneller delen dan andere omliggende gezonde cellen - worden vernietigd door hun DNA te beschadigen.

Bijwerkingen beperken stralingsdosis

De beperkende factor bij radiotherapie is dat doses die hoog genoeg zijn om risicovolle (lokaal gevorderde) niet-gemetastaseerde tumoren te genezen, ook de omliggende normale weefsels beschadigen. Momenteel, we zitten aan de grens van de radiotherapiedosis die aan patiënten kan worden gegeven. Om de overleving verder te verbeteren, er is behoefte aan nieuwe methoden die de stralingseffectiviteit verbeteren en de bijwerkingen verminderen.

Een manier om dit te bereiken is door tumorcellen gevoeliger te maken voor straling, dus die cellen worden gemakkelijker beschadigd door bestralingstherapie. Het gebruik van gouden nanodeeltjes als radiosensitizers heeft veelbelovende resultaten opgeleverd. Deze gouden nanodeeltjes kunnen intraveneus worden ingebracht om zich op te hopen in de tumor door gebruik te maken van de defecte wanden van de bloedvaten van de tumor, die de neiging hebben om lekkend te zijn vanwege de snelle groei.

Gouden nanodeeltjes interageren met röntgenfotonen die worden gebruikt bij bestralingsbehandelingen die elektronen produceren, die vervolgens een interactie aangaan met watermoleculen om vrije radicalen te produceren. Deze vrije radicalen kunnen cellen beschadigen, de overleving van die cellen verminderen.

Het begrijpen van het complexe biologische systeem dat aanwezig is in en rond de tumor is essentieel voor het optimaliseren van het gebruik van de radiosensibiliserende BNP's, zoals geschetst door een consortium van laboratoria, inclusief ons eigen ontwikkelingslaboratorium voor nanowetenschap en technologie aan de Universiteit van Victoria.

Gerichte interacties binnen de tumor

In dit werk, we bespreken het belang van het onderzoeken welke cellulaire componenten in de micro-omgeving van de tumor de gouden nanodeeltjes opnemen en radiosensibiliseren. We zijn vooral geïnteresseerd in cellen die geactiveerde fibroblasten worden genoemd, die verband houden met wondgenezing en antitumorogene eigenschappen hebben, wat betekent dat ze de tumorgroei helpen bestrijden.

Echter, geactiveerde fibroblasten kunnen worden gerekruteerd door de tumorcellen, en kanker-geassocieerde fibroblasten (CAF's) worden. In plaats van kankerverwekkende eigenschappen, CAF's bevorderen de proliferatie en metastase van tumoren.

De functie van CAF's ondersteunt het idee dat tumoren "wonden zijn die niet genezen, " en het richten op CAF's kan gunstig zijn voor betere resultaten van de behandeling van kanker.

Zoals geïllustreerd in de afbeelding hierboven, ons onderzoek naar het opnemen van gouden nanodeeltjes in de huidige protocollen voor bestralingsbehandeling had drie doelen:het doden van tumorcellen verbeteren, om zich op CAF's te richten en om fibroblasten te beschermen.

Om radiosensibilisatie effectief te laten zijn bij het verbeteren van de bestralingsbehandeling, de cellen waarop de behandeling gericht is (de cellen die verband houden met de groei van kanker) moeten een hoge opname hebben van de radiosensibiliserende deeltjes, terwijl de gunstige cellen een lage opname nodig hebben. Hierdoor worden de beoogde cellen gemakkelijker vernietigd door bestralingstherapie in doses die patiënten kunnen verdragen.

Deze resultaten met behulp van 3D-tumoren die in het laboratorium zijn gekweekt, zijn zeer bemoedigend. De CAF's hadden de grootste opname van de gouden nanodeeltjes per cel, met bijna het drievoudige van die van kankercellen, terwijl fibroblasten een relatief klein aantal hadden. Dit vertaalde zich ook in een grotere toename van DNA-schade in de CAF's in vergelijking met de andere celtypen, het verminderen van de activiteit van de CAF's en het vertragen van de tumorgroei.

Dit verschil in DNA-schade als gevolg van selectieve targeting van kanker-geassocieerde cellen ten opzichte van normale cellen, kan ertoe leiden dat gouden nanodeeltjes een effectief hulpmiddel zijn bij toekomstige kankerbestralingstherapie, helpen om schade aan normaal weefsel te minimaliseren en tegelijkertijd de lokale bestralingstherapiedosis voor de tumor te verbeteren.

Deze studie laat zien dat het gebruik van gouden nanodeeltjes als radiosensitizer ervoor zorgt dat er meer schade aan de CAF's wordt verspreid, een element waarvan is aangetoond dat het grotendeels van invloed is op de progressie van kanker. Wij zijn van mening dat dit werk in de nabije toekomst een bouwsteen zal zijn voor een effectiever behandelregime. Het bouwen van een model dat de verschillende interacties die plaatsvinden in de micro-omgeving van de tumor nauwkeurig kan weergeven, is essentieel om de behandelingsresultaten voor patiënten te verbeteren.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.