Противоопухолевое действие высоких доз ионов углерода и рентгеновского излучения при облучении клеток асцитной карциномы Эрлиха ex vivo

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследовали действие ионов углерода (12С) с энергией 400 МэВ/нуклон на динамику индукции и скорость роста солидных опухолей у мышей при облучении асцитных клеток карциномы Эрлиха (АКЭ) ex vivo в дозах 5–30 Гр относительно действия равноэффективных доз рентгеновского излучения (РИ). Динамика индукции опухолей при действии 12С и РИ имела сходный характер и зависела от дозы в течение 3 мес наблюдения. Величина латентного периода при облучении как клеток 12С, так и РИ, увеличивалась с ростом дозы, а интервал индукции опухолей уменьшался. Скорость роста опухолей после облучения клеток АКЭ ex vivo не зависела ни от дозы, ни от вида излучения. Доза, при которой в течение 90 сут не индуцируются опухоли АКЭ, для ионов углерода была 30 Гр, для РИ – 60 Гр. Величина относительной биологической эффективности ионов углерода, рассчитанная по равноэффективной дозе 50%-ной вероятности появления опухолей, равнялась 2.59.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. Е. Балакин

ФГБУН “Физический институт им. П. Н. Лебедева” Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: belyakovata@lebedev.ru

Член-корреспондент, филиал “Физико-технический центр”

Россия, Протвино

Т. А. Белякова

ФГБУН “Физический институт им. П. Н. Лебедева” Российской академии наук

Email: belyakovata@lebedev.ru

Филиал “Физико-технический центр”

Россия, Протвино

О. М. Розанова

ФГБУН “Институт теоретической и экспериментальной биофизики” Российской академии наук

Email: belyakovata@lebedev.ru
Россия, Пущино

Е. Н. Смирнова

ФГБУН “Институт теоретической и экспериментальной биофизики” Российской академии наук

Email: belyakovata@lebedev.ru
Россия, Пущино

Н. С. Стрельникова

ФГБУН “Физический институт им. П. Н. Лебедева” Российской академии наук

Email: belyakovata@lebedev.ru

Филиал “Физико-технический центр”

Россия, Протвино

Е. А. Кузнецова

ФГБУН “Институт теоретической и экспериментальной биофизики” Российской академии наук

Email: belyakovata@lebedev.ru
Россия, Пущино

Список литературы

  1. Yamada S., Takiyama H., Isozaki Y., et al. Carbon-ion Radiotherapy for Colorectal Cancer // J. Anus. Rectum Colon. 2021. V. 5. № 2. P. 113–120.
  2. Malouff T.D., Mahajan A., Krishnan S., et al. Carbon Ion Therapy: A Modern Review of an Emerging Technology// Front. Oncol. 2020. V. 10:82.
  3. Durante M., Debus J., Loeffler J.S. Physics and biomedical challenges of cancer therapy with accelerated heavy ions // Nat. Rev. Phys. 2021. Vol. 3. № 12. P. 777—790.
  4. Desouky O., Zhou G. Biophysical and radiobiological aspects of heavy charged particles // Journal of Taibah University for Science. 2015. Vol. 10. P. 187–194.
  5. Saager M., Glowa C., Peschke P., et al. Split dose carbon ion irradiation of the rat spinal cord: Dependence of the relative biological effectiveness on dose and linear energy transfer // Radiotherapy and oncology: journal of the European Society for Therapeutic Radiology and Oncology. 2015. Vol. 117. P. 358–363.
  6. Elsasser T., Weyrather W.K., Friedrich T., et al. Quantification of the relative biological effectiveness for ion beam radiotherapy: direct experimental comparison of proton and carbon ion beams and a novel approach for treatment planning // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2010. Vol. 78. P. 1177–1183.
  7. Batlle E., Clevers H. Cancer stem cells revisited // Nat. Med. 2017. Vol. 23. P. 1124–1134.
  8. Dzobo K., Senthebane D.A., Ganz C., et al. Advances in therapeutic targeting of cancer stem cells within the tumor microenvironment: an updated review // Cells. 2020. Vol. 9, № 8.
  9. Chang L., Graham P., Hao J., et al. Cancer stem cells and signaling pathways in radioresistance // Oncotarget. 2016. Vol. 7. № 10. P. 11002–11017.
  10. Mishra S., Tamta A.K., Sarikhani M., et al. Subcutaneous Ehrlich ascites carcinoma mice model for studying cancer-induced cardiomyopathy // Scientific reports. 2018. Vol. 8. № 1. Published 2018 Apr 4.
  11. Balakin V.E., Rozanova O.M., Smirnova E.N., et al. Growth induction of solid Ehrlich ascitic carcinoma in mice after proton irradiation of tumor cells ex vivo // Doklady Biochemistry and biophysics. 2023. Vol.511. № 1. P. 151–155.
  12. Заичкина С.И., Розанова О.М., Смирнова Е.Н. и др. Оценка биологической эффективности ускоренных ионов углерода с энергией 450 МэВ/нуклон в ускорительном комплексе У-70 по критерию выживаемости мышей // Биофизика. 2019. Т. 64. № 6, С. 1208–1215.
  13. Koch R.A., Boucsein M., Brons S., et al. A time-resolved clonogenic assay for improved cell survival and RBE measurements // Clinical and translational radiation oncology. 2023. Vol. 42.
  14. Brownstein J.M., Wisdom A.J., Castle K.D., et al. Characterizing the potency and impact of carbon ion therapy in a primary mouse model of soft tissue sarcoma // Mol. Cancer Ther. 2018. Vol. 17. № 4. P. 858–868.
  15. Sai S., Wakai T., Vares G., et al. Combination of carbon ion beam and gemcitabine causes irreparable DNA damage and death of radioresistant pancreatic cancer stem-like cells in vitro and in vivo // Oncotarget. 2015. Vol. 6. № 8. P. 5517–5535.
  16. Комарова Л.Н., Мельникова А.А., Балдов Д.А. Синергические эффекты комбинированного действия ионов углерода и химиопрепарата доксорубицин на раковых клетках линии HeLa // Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. 2021. № 3, С. 158–168.
  17. Glowa C., Karger C.P., Brons S., et al. Carbon ion radiotherapy decreases the impact of tumor heterogeneity on radiation response in experimental prostate tumors // Cancer Letters. 2016. Vol. 378. № 2. P. 97–103.
  18. Chiblak S., Tang Z., Campos B., et al. Radiosensitivity of patient-derived glioma stem Cell 3-dimensional cultures to photon, proton, and carbon irradiation. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2016. Vol. 95. № 1. P. 112–119.
  19. Sai S., Suzuki M., Kim E.H., et al. Effects of carbon ion beam alone or in combination with cisplatin on malignant mesothelioma cells in vitro // Oncotarget. 2017. Vol. 9. № 19. P. 14849–14861.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Динамика появления опухолей у мышей после инокуляции клеток АКЭ, облученных: (a) ионами углерода в диапазоне доз 5–30 Гр; (б) РИ в дозах 20–60 Гр.

Скачать (165KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Динамика роста опухолей у мышей после инокуляции суспензии клеток АКЭ облученных 12С: (а) средние относительные объемы опухоли в зависимости от дней после появления опухоли; (б) данные рисунка (a) представлены в виде количества дней для увеличения объема опухоли в 5 раз по сравнению с первым измеренным объемом. Объемы нормализованы к первому измеренному объему ≥0.40 cм3. Статистическая значимость от контрольной группы оценивалась с помощью U-критерия Манна – Уитни (* р ≤ 0.01).

Скачать (119KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Динамика роста опухолей у мышей после инокуляции суспензии клеток АКЭ облученных РИ: (а) средние относительные объемы опухоли в зависимости от дней после появления опухоли; (б) данные рисунка (a) представлены в виде количества дней для увеличения объема опухоли в пять раз по сравнению с первым измеренным объемом. Объемы нормализованы к первому измеренному объему ≥0.40 cм3. Статистическая значимость от контрольной группы оценивалась с помощью U-критерия Манна – Уитни (* р ≤ 0.01).

Скачать (125KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость количества мышей без опухолей от дозы 12C и РИ через 90 сут после инокуляции облученных клеток.

Скачать (49KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024