Przełomowe badanie wprowadza nową metodę śledzenia odpowiedzi immunologicznej organizmu podczas leczenia raka przy użyciu obrazowania rezonansu magnetycznego, potencjalnie przekształcając sposób, w jaki rozumiemy rozwój guza i sukces leczenia. Badania, prowadzone przez dr Fanny Chapelin, Harrison Yang i Brock Howerton z University of Kentucky i University of California San Diego, pokazują, w jaki sposób obrazowanie rezonansu magnetycznego można zastosować do obserwacji makrofagów – komórki immunologiczne, które są kluczowe w tym, jak reagują guzy radioterapia. Opublikowane w nowotworach, badanie oferuje świeże spostrzeżenia, które mogłyby prowadzić do bardziej skutecznego leczenia raka, zapewniając obrazy zmian guza podczas terapii.
„Radioterapia od dawna jest stosowana w leczeniu raka, ale podczas procesu wytropka jest trudna do śledzenia odpowiedzi immunologicznej”, wyjaśnił dr Chapelin. „Nasze badanie pokazuje, w jaki sposób obrazowanie rezonansu magnetycznego może monitorować aktywność makrofagów w guzach bez konieczności wykonywania procedur inwazyjnych, co daje nam wyraźniejszy obraz środowiska guza.”
Naukowcy zastosowali specjalny związek na bazie fluoru, wstrzykiwany do myszy z rakiem piersi lub okrężnicy, do oznaczenia makrofagów, umożliwiając je obserwowanie w skanowaniu obrazowania rezonansu magnetycznego. „To pozwoliło nam podążać za ruchem i zachowaniem tych komórek odpornościowych w czasie rzeczywistym po radioterapii”, powiedział Yang. Badanie wykazało, że makrofagi, które często są zaangażowane w zwalczanie infekcji, zostały przyciągnięte do guzów po leczeniu. Jednak sposób, w jaki reagowały komórki odpornościowe, różnił się między rakiem piersi i okrężnicy.
Obrazowanie rezonansu magnetycznego na bazie fluoru zapewnia zauważalną przewagę. Takie podejście oferuje czysty, wymierny sygnał, w przeciwieństwie do tradycyjnego obrazowania rezonansu magnetycznego, które często wykorzystuje bardziej złożone czynniki, aby wszystko było widoczne. Dzięki tej metodzie naukowcy mogą obserwować, jak makrofagi zachowują się, gdy układ odpornościowy reaguje na terapię.
W przypadku raka okrężnicy guzy leczone promieniowaniem wykazywały dramatyczny wzrost makrofagów, który powstrzymał guz przed wzrostem w ciągu nieco ponad tydzień. Tymczasem guzy, które nie zostały leczone, nadal rosną agresywnie. „Zauważyliśmy znaczne zwiększenie sygnału fluorowego, co pokazało nam, że więcej makrofagów porusza się do leczonych guzów” – powiedział dr Chapelin. Ta zwiększona aktywność odpornościowa wydawała się bezpośrednio łączyć z kurczeniem się guza, pokazując, jak kluczowy jest układ odpornościowy w walce z rakiem po promieniowaniu.
W przeciwieństwie do tego model raka piersi wykazał wolniejszą odpowiedź komórek odpornościowych, ale po promieniowaniu wciąż występowało zauważalne skurcze guza. „Chociaż guzy piersi nie przestały rosnąć tak szybko jak guzy okrężnicy, zaobserwowaliśmy umiarkowany wzrost aktywności makrofagów i stałego zmniejszenia wielkości guza w czasie”, zauważył Howerton.
Wyniki te są szczególnie ważne, ponieważ sugerują, że aktywność makrofagów, jak pokazano w obrazowaniu rezonansu magnetycznego, może działać jako oznaka działania leczenia. Może to pomóc lekarzom ocenić postęp radioterapii bez konieczności wykonywania biopsji, co może być inwazyjne i niewygodne dla pacjentów. „Ta metoda oferuje nieinwazyjny sposób na obserwowanie, jak ciało reaguje na leczenie raka, co stanowi znaczący krok w kierunku bardziej spersonalizowanej opieki nad pacjentami”-dodał dr Chapelin.
Potencjalne zastosowania tej metody wykraczają poza śledzenie makrofagów. Dając lekarzom wyraźniejszy obraz środowiska wewnętrznego guza, może pomóc przewidzieć, czy rak może powrócić, co jest powszechnym problemem po leczeniu. Makrofagi wewnątrz guzów mogą albo pomóc w walce z rakiem, albo w niektórych przypadkach zachęcanie do jego wzrostu. Dlatego możliwość monitorowania tych komórek odpornościowych w czasie rzeczywistym może dać lekarzom cenne wskazówki dotyczące prawdopodobieństwa powrotu raka.
Zespół badawczy zauważył również, że technologia ta może być przydatna w przypadku innych metod leczenia raka, w tym tych, które zwiększają zdolność układu odpornościowego do walki z chorobą. „Rozumiejąc, w jaki sposób komórki odpornościowe, takie jak makrofagi, reagują na różne terapie, moglibyśmy ostatecznie dostosować leczenie do każdego pacjenta, czyniąc je bardziej skutecznymi” – wyjaśnił dr Chapelin.
Ten przełom może zrewolucjonizować leczenie raka poprzez oferowanie nieinwazyjnego sposobu monitorowania odpowiedzi immunologicznej, unikając potrzeby częstych i niewygodnych procedur, takich jak biopsje. Naukowcy planują kontynuować badanie, w jaki sposób można wykorzystać tę technologię w różnych typach raka i mają na celu wprowadzenie jej do praktyki klinicznej. „Naszym celem jest przeniesienie tej technologii z laboratorium do kliniki, w której może udzielić lekarzy informacje zwrotne w czasie rzeczywistym i pomóc w poprawie wyników leczenia pacjentów”-powiedział dr Chapelin.
Podsumowując, zastosowanie obrazowania rezonansu magnetycznego do śledzenia makrofagów podczas leczenia raka stanowi obiecujący nowy sposób poprawy skuteczności radioterapii. Zapewniając nieinwazyjną metodę monitorowania tego, co dzieje się w guzie, technologia ta może pomóc lekarzom lepiej zrozumieć, w jaki sposób guzy reagują na leczenie, przewiduj, czy rak może powrócić, i terapie dostosowujące, aby zapewnić najlepsze możliwe wyniki dla pacjentów.
Referencje dziennika
Yang, H., Howerton, B., Brown, L., Izumi, T., Cheek, D., Brandon, Ja, Marti, F., Gedaly, R., Adatorwovor, R., i Chapelin, F. ” Obrazowanie rezonansu magnetycznego odpowiedzi makrofagów na radioterapię. ” Nowotwory, 2023, 15, 5874. Doi: https://doi.org/10.3390/cancers15245874
O autorach
Fanny Chapelin jest adiunktem w wydziałach bioinżynierii i radiologii na University of California San Diego. Fanny otrzymała doktorat W bioinżynierii z University of California w San Diego w 2019 r. Została pierwszą kobietą na Wydziale Inżynierii Biomedycznej na University of Kentucky, gdzie przez cztery lata opracowała swój program badawczy. Opracowuje nieinwazyjne techniki obrazowania w celu wizualizacji terapii komórkowych i stanu zapalnego w raku i innych zaburzeniach immunologicznych. Jej wyniki badań doprowadziły do kilku publikacji, a ich wpływ został uznany za pomocą wielu nagród, w tym nagrodę Francji Inżyniera Roku za naukę, nagrodę NIH KL2. Jest członkiem Międzynarodowego Towarzystwa Rezonansu magnetycznego w medycynie, scialog i byłym uczonym badawczym w Wielkiej Brytanii. Jej badania mają na celu zapewnienie naukowcom i klinicystom sposobów wizualizacji rozkładu komórek, losu i skuteczności w celu poprawy praktyki klinicznej i opieki nad pacjentem.
Harrison jest starszym na University of Kentucky, studiując inżynierię biomedyczną pod stypendium singletary. Podczas swojej kariery licencjackiej prowadził badania w laboratoriach obrazowania raka i immunologii. Program Badań Badawczych Commonwealth i program Markey Strong Scholars sfinansowali jego wysiłki badawcze. Jego prace zostały uznane na poziomie uniwersyteckim przez drugiego Trailblazer w Biomedical Engineering Award i krajowym stypendium Barry M. Goldwater. Zamierza kontynuować badanie immunologii raka po ukończeniu studiów licencjackich.
Brock Howerton to doktorat drugiego roku. Graduate Student na Wydziale Bioinżynierii na University of California w San Diego. Otrzymał stwardnienie rozsiane w dziedzinie chemii na University of Kentucky, gdzie duże zainteresowanie chemią ekologiczną/polimerową i dostarczaniem leków. Obecnie Brock koncentruje się na opracowaniu nowych immunoimagowania środków kontrastowych do wykrywania raka i śledzenia komórek T za pomocą 19F/1H MRI. Jest aktywnym członkiem zarówno Międzynarodowego Towarzystwa Rezonansu magnetycznego w medycynie, jak i UCSD Bioengineering Graduate Society. Jego praca koncentruje się na tworzeniu funkcjonalnych platform syntetycznych, które oferują klinicznie tłumaczone narzędzia do obrazowania. Badania Brocka mają na celu wypełnienie luki między odkryciami laboratoryjnymi a praktycznymi zastosowaniami medycznymi, zapewniając klinicystom innowacyjne narzędzia do poprawy diagnozy i leczenia chorób.
