L'uso di minuscoli "nanogusci" d'oro per fornire solo un po' di calore alle cellule del tumore al seno già trattate con radiazioni aumenta il potenziale di uccisione del trattamento - non solo riducendo il tumore ma uccidendo le cellule staminali del cancro, hanno detto i ricercatori del The Methodist Hospital, Baylor College of Medicine e The University of Texas M. D. Anderson Cancer Center in un rapporto per Scienza Medicina Traslazionale .

Negli studi su cellule tumorali cresciute in laboratorio e su topi con tumori murini e umani più aggressivi, i ricercatori hanno scoperto che le radiazioni più nanogusci d'oro riscaldati con un laser nel vicino infrarosso non solo hanno ridotto i tumori, ma hanno ridotto drasticamente la popolazione di cellule staminali del cancro, disse Rachel Atkinson, lo studente laureato Baylor che è il primo autore del rapporto. I suoi mentori sono il dottor Jeffrey Rosen, professore di biologia molecolare e cellulare e membro del Dan L. Duncan Cancer Center designato dall'NCI e della dott.ssa Jenny C. Chang, un ex professore di BCM che ora è direttore del Methodist Cancer Center. Entrambi sono autori senior del rapporto.

Atkinson ha detto, "Mi sono imbattuto in questo quando ero uno studente universitario del primo anno. Stavo lavorando con le radiazioni e le cellule staminali del cancro, resistenti alla chemioterapia e alla radioterapia. Avevo trattato le mie cellule con radiazioni e le avevo lasciate durante il fine settimana. Quando sono tornato lunedì, Sono rimasto deluso perché le mie cellule staminali cancerose erano morte e le cellule normali stavano bene".

Aprì l'incubatrice e i suoi bicchieri si appannarono, dandole un indizio che la temperatura era salita durante il fine settimana. Questo era l'indizio che il calore più le radiazioni sembravano essere efficaci contro le cellule staminali ostinate.

Lo ha seguito con diversi tipi di cellule tumorali e stava per pubblicare i suoi dati quando ha appreso di un gruppo al M.D. Anderson che usava nanoshell per somministrare ipertermia e per sensibilizzare i tumori alla radioterapia. Questi studi originali avevano dimostrato che l'ipertermia erogata attraverso nanoshell aumenta la perfusione dei tumori con l'ossigeno e interrompe anche in modo focale l'afflusso di sangue ai tumori, entrambi i quali migliorano l'efficacia delle radiazioni. Hanno deciso di collaborare per determinare quale effetto avrebbe il calore erogato dai nanoshell nei tumori altamente resistenti nei topi.

Atkinson ha scelto due tumori al seno aggressivi che rappresentano uno dei peggiori tipi di cancro al seno:cancro al seno triplo negativo, che manca di recettori cruciali che possono renderlo mirabile con farmaci specifici. Ha anche lavorato con topi che avevano tumori umani dello stesso tipo.

Quando ha trattato i tumori solo con le radiazioni, i tumori si rimpicciolirebbero, ma una grande percentuale delle cellule rimaste erano cellule staminali cancerose, che potrebbe far ricrescere il tumore. Aggiungendo solo un po' di calore - da 37 gradi C (98,6 gradi F) a 42 gradi C (107,6 gradi F) - attraverso i nanoshell ha ridotto drasticamente la popolazione di cellule staminali.

"Le cellule staminali del cancro erano più sensibili al trattamento combinato rispetto alla maggior parte del tumore. Questa è l'esatta risposta opposta che vediamo solo con le radiazioni, " lei disse.
Quando Atkinson ha trapiantato cellule dai tumori trattati nei topi, ha scoperto che i tumori erano meno aggressivi e apparivano (fenotipo) più differenziati dei tumori trattati solo con radiazioni. Quando ha guardato i tumori che sono cresciuti dopo il trapianto, scoprì che i tumori indifferenziati erano cambiati, differenziandosi maggiormente con la formazione di dotti e lumi tipici dell'architettura mammaria.

"Il vantaggio dei nanoshell è che non riscaldi l'intero mouse, " ha detto Rosen. Studi precedenti sull'effetto del calore sul cancro hanno utilizzato il riscaldamento di tutto il corpo, che può avere gravi effetti collaterali. In questo caso, le nanoshell d'oro, che sono sfere di silice da 100 nanometri con conchiglie d'oro, invadere il tumore attraverso i vasi sanguigni che perdono che gli forniscono nutrimento. (Un nanometro è un miliardesimo di metro.) Hanno usato uno speciale laser nel vicino infrarosso per riscaldare i nanoshell per circa 20 minuti.

"Ci stavamo concentrando sulle cellule staminali del cancro, non solo il restringimento del tumore. Ridurre le dimensioni del tumore non è un buon punto di arrivo. Puoi ridurre il tumore con farmaci o radiazioni, ma non uccide le cellule staminali, " disse Rosen, che è un pioniere nel campo. "Ciò che Rachel ha mostrato utilizzando modelli murini e xenotrapianti sta portando a studi clinici sui pazienti".

"Questi risultati possono avere enormi implicazioni cliniche. L'uso di nanogusci d'oro con riscaldamento e radiazioni potrebbe eliminare le cellule staminali del cancro e la maggior parte del tumore, che può migliorare la sopravvivenza nelle donne con cancro al seno, " disse Chang.

Atkinson scoprì anche che con l'aggiunta dell'ipertermia le cellule cancerose non potevano riparare il danno fatto al loro DNA e la maggior parte di loro moriva. Il calore ha anche impedito alle cellule di aumentare i livelli della maggior parte delle proteine ​​da shock termico, lei disse. L'unica proteina da shock termico che è aumentata potrebbe spiegare perché alcune delle cellule staminali sono progredite verso uno stato più differenziato.

Il riassunto di un editore sulla rivista ha osservato:"Sebbene i nanoshell d'oro richiedano ancora ulteriori test, i trattamenti per l'ipertermia sono già in fase di sperimentazione clinica, e le radiazioni ionizzanti sono un punto fermo della terapia del cancro. Ciò suggerisce che la doppia terapia del cancro ipertermia-radiazioni di Atkinson et al. dovrebbe essere suscettibile di un ambiente clinico."