Исследование влияния пучка протонов на динамику роста и жизнеспособность 3D клеточных сфероидов, сформированных из клеток карциномы линии 4Т1

Актуальность: Протонная терапия рассматривается как один из наиболее перспективных методов в лечении сложно локализованных опухолей, при этом до сих пор имеет некоторые недостатки, что требует разработки новых подходов к повышению ее эффективности. Одним из наиболее перспективных подходов является использование радиосенсибилизаторов, способных усиливать радиационно-индуцированные эффекты пучка протонов. При этом использование 2D моделей опухолевых клеток для скрининга потенциальных радиосенсибилизаторов является недостаточным для эффективной трансляции полученных экспериментальных данных на уровень in vivo. 3D клеточные сфероиды являются удобной и релевантной моделью для исследования новых подходов в терапии солидных опухолей, так как позволяют смоделировать условия микроокружения опухолевых клеток и смоделировать условия in vivo, включая наличие межклеточного матрикса и формирование определенной зональности.

Цель: Создание экспериментальной модели опухолевого сфероида на основе опухолевых клеток линии 4Т1 при их облучении пучком протонов для скрининга потенциальных нанорадиосенсибилизаторов.

Материал и методы: Оценка биологической действия in vitro выполнялась на культуре клеток линии 4Т1 (карцинома мыши). Для формирования клеточных сфероидов использовался метод «висячей капли». Облучение клеточных сфероидов проводили пучком протонов в пике Брэгга на терапевтической протонном комплексе «Прометеус» в дозе 0–12 Гр. Клоногенный тест использовали для анализа жизнеспособности и митотической активности клеток после облучения. Оценку динамики роста облученных 3D сфероидов оценивали путем анализа микроморфометрии в течение 8 дней после облучения.

Результаты: Показано дозозависимое снижение миграционной активности клеток после облучения пучком протонов в дозе от 1 до 12 Гр в модифицированном пике Брэгга. Установлено, что дозы 8, 10 и 12 Гр являются оптимальными для анализа веществ потенциального радиосенсибилизатора методом микроморфометрии для сфероидов, сформированных из клеток линии 4Т1.

Заключение: Определен дозовый ответ клеточных сфероидов, сформированных из опухолевых клеток линии 4Т1, на облучение пучком протонов в модифицированном пике Брэгга через анализ клоногенной активности и микроморфометрии. При этом стоит отметить, что данный метод анализа не всегда может быть использован, так как облучение ионизирующим излучением может приводить и к обратному эффекту: увеличению размеров сфероидов с повышением дозы облучения за счет разрушения межклеточных контактов, снижению плотности сфероида и увеличению его общего объема.