🔧На сайте запланированы технические работы
25.12.2025 в промежутке с 18:00 до 21:00 по Московскому времени (GMT+3) на сайте будут проводиться плановые технические работы. Возможны перебои с доступом к сайту. Приносим извинения за временные неудобства. Благодарим за понимание!
🔧Site maintenance is scheduled.
Scheduled maintenance will be performed on the site from 6:00 PM to 9:00 PM Moscow time (GMT+3) on December 25, 2025. Site access may be interrupted. We apologize for the inconvenience. Thank you for your understanding!

 

Study of Proton Beam Influence on the Growth Dynamics and Viability of 3D Cell Spheroids Formed From 4T1 Carcinoma Cells

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

Background: Proton therapy is considered one of the most promising methods in the treatment of complex localized tumors, but still has some shortcomings, which requires the development of new approaches to improve its effectiveness. One of the most promising approaches is the use of radiosensitizers that can enhance the radiation-induced effects of a proton beam. However, the use of 2D tumor cell models for screening potential radiosensitizers is insufficient for the effective translation of the experimental data to the in vivo level. 3D cellular spheroids are a convenient and relevant model for studying new approaches in the therapy of solid tumors, since they allow simulating the conditions of the microenvironment of tumor cells and simulating in vivo conditions, including the presence of an intercellular matrix and the formation of a certain zonality.

Purpose: To create an experimental model of a tumor spheroid based on 4T1 tumor cells irradiated with a proton beam for screening potential nanoradiosensitizers.

Material and methods: In vitro biological activity was assessed using a 4T1 cell line (mouse carcinoma) culture. The hanging drop method was used to form cell spheroids. The spheroids were irradiated with a proton beam at the Bragg peak on at a dose of 0–12 Gr using the “Prometheus” therapeutic proton complex . The clonogenic test was used to analyze the viability and mitotic activity of the cells after irradiation. The growth dynamics of irradiated 3D spheroids has been assessing by analyzing micromorphometry for 8 days after irradiation.

Sobre autores

E. Mysina

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics

Email: antonpopovleonid@gmail.com
Pushchino, Russia

N. Popova

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics

Email: antonpopovleonid@gmail.com
Pushchino, Russia

A. Shemyakov

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics; PTC LPI

Email: antonpopovleonid@gmail.com
Pushchino, Russia; Protvino, Russia

I. Savintseva

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics

Email: antonpopovleonid@gmail.com
Pushchino, Russia

N. Chukavin

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics

Email: antonpopovleonid@gmail.com
Pushchino, Russia

A. Popov

Institute of Theoretical and Experimental Biophysics

Email: antonpopovleonid@gmail.com
Pushchino, Russia

Bibliografia

  1. Krukowski K., Grue K., Becker M., Elizarraras E., Frias E.S., Halvorsen A., Koenig-Zanoff McK., Frattini V., Nimmagadda H., Feng X., Jones T., Nelson G., Ferguson A.R.,RosiS. The Impact of Deep Space Radiation on Cognitive Performance: from Biological Sex to Biomarkers to Countermeasures. Sci Adv. 2021;7;42:eabg6702. doi: 10.1126/sciadv.abg6702.
  2. Weydert Z., et al. 3D Heterotypic Multicellular Tumor Spheroid Assay Platform to Discriminate Drug Effects on Stroma Versus Cancer Cells. Slas Discovery: Advancing the Science of Drug Discovery. 2020;25;3:265-276. doi: 10.1177/2472555219880194.
  3. Zanoni M., et al. 3D Tumor Spheroid Models for in vitro Therapeutic Screening: a Systematic Approach to Enhance the Biological Relevance of Data Obtained. Scientific Reports 2016;6;1:19103. doi: 10.1038/srep19103.
  4. Barbosa Mélanie A.G., et al. 3D Cell Culture Models as Recapitulators of the Tumor Microenvironment for the Screening of Anti-Cancer Drugs. Cancers 2021;14;1:190. doi: 10.3390/cancers14010190.
  5. Mittler F., et al. High-Content Monitoring of Drug Effects in a 3D Spheroid Model. Frontiers in Oncology. 2017;7:293. doi: 10.3389/fonc.2017.00293.
  6. Kolmanovich D.D., Chukavin N.N., Pivovarov N.A., Ivanov V.K., Popov A.L. Cellular Uptake of FITC-Labeled Ce0.8Gd0.2O2-xNanoparticles in 2D and 3D Mesenchymal Stem Cell Systems. Nanosystems: Phys. Chem. Math. 2024;15;3:352-360. doi: 10.17586/2220-8054-2024-15-3-352-360.
  7. Brüningk S.C., Ziegenhein P., Rivens I., et al. A Cellular Automaton Model for Spheroid Response to Radiation and Hyperthermia Treatments. Sci Rep. 2019;9:17674. doi: 10.1038/s41598-019-54117-x.
  8. Zavestovskaya I.N., Filimonova M.V., Popov A.L., Zelepukin I.V., Shemyakov A.E., et al. Bismuth Nanoparticles-Enhanced Proton Therapy Concept and Biological Assessment. Materials Today Nano. 2024;100508. doi: 10.1016/j.mtnano.2024.100508.
  9. Popov A.L., Kolmanovich D.D., Chukavin N.N., et al. Boron Nanoparticle-Enhanced Proton Therapy: Molecular Mechanisms of Tumor Cell Sensitization. Molecules. 2024;29;16:39369. doi: 10.3390/molecules291639369.
  10. Kolmanovich D.D., Romanov M.V., Khaustov S.A., Ivanov V.K., Shemyakov A.E., Chukavin N.N., Popov A.L. Proton Beam-Induced Radiosensitizing Effect of Ce0.8Gd0.2O2-x Nanoparticles against Melanoma Cells in vitro. Nanosystems: Phys. Chem. Math. 2024;15;5:675-682. doi: 10.17586/2220-8054-2024-15-5-675-682.
  11. Charalampopoulou A., Barcellini A., Magro G., Bellini A., Borgna S.S., Fulgini G., Ivaldi G.B., Mereghetti A., Orlandi E., Pullia M.G., et al. Advancing Radiobiology: Investigating the Effects of Photon, Proton, and Carbon-Ion Irradiation on PANC-1 Cells in 2D and 3D Tumor Models. Curr. Oncol. 2025;32:49. doi: 10.3390/curroncol32010049.
  12. Al-Ramadan A., Mortensen A.C., Carlsson J., Nestor M.V. Analysis of Radiation Effects in Two Irradiated Tumor Spheroid Models. Oncol Lett. 2018 Mar;15;3:3008-3016. doi: 10.3892/ol.2017.7716.
  13. Khan S., Bassenne M., Wang J., Manjappa R., Melemenidis S., Breitkreutz D. Y., Pratx G. Multicellular Spheroids as in vitro Models of Oxygen Depletion during Flash Irradiation. International Journal of Radiation Oncology* Biology* Physics. 2021;110;3:833-844. doi: 10.1016/j.ijrobp.2021.01.050.
  14. Brüningk S.C., Rivens I., Box C., et al. 3D Tumour Spheroids for the Prediction of the Effects of Radiation and Hyperthermia Treatments. Sci Rep. 2020;10:1653.
  15. Roohani S., Loskutov J., Heufelder J., Ehret F., Wedeken L., Regenbrecht M., Sauer R., Zips D., Denker A., Joussen A.M., Regenbrecht C.R.A., Kaul D. Photon and Proton irradiation in Patient-Derived, Three-Dimensional Soft Tissue Sarcoma Models. BMC Cancer. 2023 Jun 22;23;1:577. doi: 10.1186/s12885-023-11013-y.
  16. Franken N., Rodermond H., Stap J. et al. Clonogenic Assay of Cells in vitro. Nat Protoc. 2006;1:2315–2319. doi: 10.1038/nprot.2006.339.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».