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BNCT | 硼中子俘獲治療有助于抑制乳腺腫瘤

乳腺癌是女性與癌癥相關(guān)的死亡的常見(jiàn)和第二大主要原因。乳腺腫瘤的治療方式是手術(shù)切除腫瘤組織，然后進(jìn)行化學(xué)療法或放射療法或兩者。放射療法是一種全身放射療法，可抑制免疫系統(tǒng)，使宿主易于感染或繼發(fā)腫瘤。在這方面，硼中子俘獲療法更具選擇性，受影響大的細(xì)胞是負(fù)載109個(gè)或更多10B原子的細(xì)胞。以前，我們已經(jīng)描述了當(dāng)靜脈注射時(shí)，富含硼的化合物的脂質(zhì)體包裹可為腫瘤組織提供高有效載荷。在這里我們報(bào)告脂質(zhì)體介導(dǎo)的硼傳遞到腫瘤與鼠乳腺腫瘤的大小成反比。硼與EMT-6腫瘤大小成反比的合理原因是這些腫瘤中的壞死，在大腫瘤中更為明顯。大的腫瘤還具有血管的后退，這進(jìn)一步導(dǎo)致了向這些腫瘤的硼輸送不良。我們接下來(lái)的報(bào)告指出，血液中硼的存在對(duì)于BNCT對(duì)EMT-6腫瘤抑制的作用至關(guān)重要，因?yàn)橹苯幼⑸涓缓鸬闹|(zhì)體并不能在抑制BALB/c小鼠的EMT-6腫瘤中提供任何額外的優(yōu)勢(shì)。盡管腫瘤組織中的硼含量明顯較高，但仍需進(jìn)行放射線(xiàn)照射。PBMC中的BNCT反應(yīng)導(dǎo)致將這些細(xì)胞修飾為抗腫瘤表型。

硼中子俘獲治療需要將硼10選擇性遞送至腫瘤細(xì)胞。中子輻照后，核捕獲和自發(fā)裂變反應(yīng)產(chǎn)生4He和7Li核以及2.4MeV。這些高線(xiàn)性能量轉(zhuǎn)移粒子從其原始位置傳播不到十微米。因此，它們僅對(duì)以足夠的濃度結(jié)合或內(nèi)化10B的細(xì)胞具有致命性。BNCT的有效性取決于每個(gè)細(xì)胞傳遞10B的量。

BNCT已用于實(shí)驗(yàn)治療多種不同的腫瘤，例如膠質(zhì)母細(xì)胞瘤，皮膚黑素瘤，頭頸癌，間皮瘤和彌漫性肝轉(zhuǎn)移，可以為不受傳統(tǒng)療法影響或已被廣泛接受的腫瘤提供有用的治療選擇。難以手術(shù)切除。當(dāng)轉(zhuǎn)移擴(kuò)散到整個(gè)器官時(shí)，使用選擇性BNCT藥物可能會(huì)選擇性破壞腫瘤結(jié)節(jié)的每個(gè)單個(gè)細(xì)胞，而無(wú)需對(duì)其進(jìn)行選擇性照射。

選擇性10B摻入癌細(xì)胞需要硼載體分子，其對(duì)靶細(xì)胞具有特定的親和力。在過(guò)去的幾十年中，已經(jīng)設(shè)計(jì)，合成和評(píng)估了多種硼載體，包括脂質(zhì)體。脂質(zhì)體是略有的選擇性遞送更有利10乙由于增加的腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)速率與鼠EMT-6腫瘤和脂質(zhì)體組分的摻入細(xì)胞膜。另外，經(jīng)常曲折且滲漏的腫瘤脈管系統(tǒng)允許硼在腫瘤間質(zhì)內(nèi)積累。脂質(zhì)體向腫瘤的輸送取決于腫瘤的血液供應(yīng)，較高的血液供應(yīng)導(dǎo)致較高的10B積累和血液供應(yīng)不足導(dǎo)致腫瘤中硼的積累減少。

巨噬細(xì)胞與單核細(xì)胞是專(zhuān)業(yè)的吞噬細(xì)胞，可吞噬細(xì)胞碎片，異物或脂質(zhì)體以及其他大小相似的顆粒。脂質(zhì)體的吞噬作用導(dǎo)致硼在巨噬細(xì)胞/單核細(xì)胞中積累。中子輻照可能導(dǎo)致BNCT反應(yīng)，釋放的能量可能使巨噬細(xì)胞改變?yōu)榇龠M(jìn)腫瘤或抑制腫瘤的表型。巨噬細(xì)胞極化是針對(duì)癌癥和病原體入侵的先天免疫反應(yīng)的標(biāo)志。巨噬細(xì)胞修飾的程度取決于微環(huán)境因素，并決定巨噬細(xì)胞極化的命運(yùn)。

由于巨噬細(xì)胞的可塑性，其可容納來(lái)自病原體，受傷組織和基底組織微環(huán)境的信號(hào)，因此其極化是多方面的。巨噬細(xì)胞的極化處于通過(guò)延長(zhǎng)或減少巨噬細(xì)胞發(fā)育和生存力來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞存活的途徑的控制之下。組織的微環(huán)境，微生物產(chǎn)物和細(xì)胞因子決定了巨噬細(xì)胞極化的命運(yùn)。巨噬細(xì)胞的激活影響免疫系統(tǒng)的其他分支，因?yàn)檫@些細(xì)胞是免疫應(yīng)答的重要調(diào)節(jié)劑和效應(yīng)器。提出了一個(gè)假設(shè)，即可以根據(jù)活化后分泌的細(xì)胞因子來(lái)區(qū)分T輔助細(xì)胞的亞群。這些子集介導(dǎo)不同的調(diào)節(jié)和效應(yīng)功能。在20世紀(jì)60年代Mackaness引入術(shù)語(yǔ)巨噬細(xì)胞活化約感染來(lái)描述到BCG和李斯特菌在隨后的曝光。后來(lái)提高的殺微生物活性通過(guò)抗原激活免疫細(xì)胞和由TH1和IFNγ調(diào)節(jié)這些殺微生物效果也占細(xì)胞毒性和抗腫瘤效果。一些研究人員推測(cè)，由于發(fā)現(xiàn)了甘露糖受體，IL-4和IL-13誘導(dǎo)了另一種激活表型，甘露糖受體選擇性地增強(qiáng)了鼠巨噬細(xì)胞的TH2反應(yīng)。替代激活是與經(jīng)典激活完全不同的階段，但與停用不同。換言之，缺乏經(jīng)典活化的不活化的繼承權(quán)損失。

具有TH1和TH2背景的小鼠中的巨噬細(xì)胞對(duì)經(jīng)典刺激的反應(yīng)傾向不同。響應(yīng)刺激的能力在巨噬細(xì)胞的代謝途徑中具有重要的區(qū)別。M1和M2的巨噬細(xì)胞命名相似，并且基于T輔助型細(xì)胞的激活，即，激活TH1細(xì)胞的巨噬細(xì)胞屬于M1表型，而M2巨噬細(xì)胞則激活TH2細(xì)胞。例如，巨噬細(xì)胞M1以下LPS或IFN刺激釋放出有毒的一氧化氮，而M2巨噬細(xì)胞釋放的多胺）。關(guān)于體內(nèi)巨噬細(xì)胞替代激活的官方報(bào)告類(lèi)似于對(duì)病原體的麥克奈斯現(xiàn)象的觀察，來(lái)自對(duì)寄生蟲(chóng)感染的艾倫，德·貝特斯利爾，布羅姆巴赫及其同事的觀察。寄生蟲(chóng)引起強(qiáng)烈的IgE和TH2反應(yīng)）。Montavani及其同事將巨噬細(xì)胞激活因子分為兩個(gè)功能極化狀態(tài)，以整合表型的相似性和差異。根據(jù)巨噬細(xì)胞對(duì)選擇標(biāo)記M1，M2a，M2c的影響，將其分類(lèi)。

我們?cè)u(píng)估了不同大小的EMT-6腫瘤中的硼積累，并觀察到在較大的腫瘤中硼積累極低，而在較小的腫瘤中硼積累顯著更高。這些結(jié)果表明，較小的EMT-6腫瘤更適合硼的輸送。我們通過(guò)在脂質(zhì)體中摻入熒光素染料來(lái)進(jìn)一步測(cè)試硼的分布，以便追蹤大小不同的腫瘤中硼的分布。分配。我們觀察到在小腫瘤中熒光的均勻分布，而在大腫瘤中的熒光是斑點(diǎn)狀的，并且沒(méi)有覆蓋大腫瘤區(qū)域。我們?cè)u(píng)估了EMT-6腫瘤中100-400mg范圍內(nèi)的壞死。EMT-6腫瘤的各種10μm冷凍切片顯示，壞死隨著腫瘤的大小而逐漸增加。這些區(qū)域代表缺氧區(qū)域和，因此細(xì)胞死亡主要是壞死。

血管對(duì)于腫瘤的生長(zhǎng)和發(fā)育以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和藥物的輸送至關(guān)重要。如上所示，硼的分布受腫瘤大小的影響。我們通過(guò)用標(biāo)記有異硫氰酸熒光素的抗CD31抗體染色腫瘤切片來(lái)檢查腫瘤的脈管系統(tǒng)。EMT-6腫瘤切片的CD31染色顯示，較小的EMT-6腫瘤比較大的EMT-6腫瘤具有更高的CD31染色量。
　　在優(yōu)化了硼化合物在腫瘤組織中的遞送后，我們便進(jìn)行了輻射研究。一組帶有EMT-6腫瘤的小鼠接受中子輻照，第二組沒(méi)有接受輻射，而僅接受脂質(zhì)體進(jìn)行生物分布。硼在腫瘤和血液中分布的時(shí)間動(dòng)力學(xué)表明，腫瘤中硼的含量約為60ppm，血液中的硼含量為10ppm。在全身遞送富含硼的脂質(zhì)體54小時(shí)后，觀察到的腫瘤/血液比率的硼濃度。在所有輻射實(shí)驗(yàn)中，我們以54小時(shí)作為硼劑量的時(shí)間點(diǎn)。我們將這個(gè)時(shí)間點(diǎn)用于所有輻射研究。在血液中，與血液中的其他成分相比，外周血單核細(xì)胞可能吸收脂質(zhì)體，從而吸收硼。

輻射后血液的分析表明，盡管這些細(xì)胞攜帶硼，但輻射并未對(duì)PBMC造成損害，為什么PBMC總數(shù)不變的原因。IL-12是一種已知的抗腫瘤細(xì)胞因子，還可以防止由入侵的病原體引起的感染。在腫瘤微環(huán)境中，侵入性巨噬細(xì)胞被修飾以抑制IL-12表達(dá)并增強(qiáng)IL-10表達(dá)。IL-10通過(guò)修飾巨噬細(xì)胞釋放腫瘤促進(jìn)因子來(lái)抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)。對(duì)IL-12和IL-10表達(dá)的分析表明，PBMC通過(guò)白介素12水平的升高和IL-10水平的降低將其表型切換為抗腫瘤表型。我們觀察到EMT-6荷瘤小鼠的輻射顯著抑制了這些小鼠的腫瘤生長(zhǎng)。腫瘤生長(zhǎng)抑制的顯著性點(diǎn)始于15天左右，并且一直持續(xù)增加，直到研究結(jié)束時(shí)22天為止，原因是腫瘤尺寸大，不適和僅中子活動(dòng)受限輻照的小鼠。

硼的選擇性遞送是治療實(shí)體瘤有效BNCT的基礎(chǔ)。低能中子被10俘獲B導(dǎo)致裂變反應(yīng)，導(dǎo)致生成高能He2+和Li3+粒子，這些粒子從起始點(diǎn)開(kāi)始沿直徑5-10μm的路徑移動(dòng)，因此對(duì)于攜帶足夠濃度的硼的細(xì)胞具有致命性。我們的研究結(jié)果表明，硼在腫瘤中的分布對(duì)于有效的BNCT治療至關(guān)重要。我們已經(jīng)表明，腫瘤的大小與硼化合物的積累成反比。我們進(jìn)一步證明了硼分布低的原因包括較高的壞死水平和在較大的EMT-6腫瘤中觀察到的血管數(shù)量較少。換句話(huà)說(shuō)，EMT-6腫瘤的血管形成與這些腫瘤中的壞死成反比。EMT-6腫瘤的進(jìn)一步血管形成與這些腫瘤中富含硼的脂質(zhì)體的分布成正比，因此影響了BNCT治療乳腺腫瘤的效率。我們的結(jié)果進(jìn)一步揭示了被PBMC吸收的富硼脂質(zhì)體將這些細(xì)胞激活并修飾為抗腫瘤表型，并有助于抑制腫瘤生長(zhǎng)。我們觀察到，系統(tǒng)性或直接向富含硼的脂質(zhì)體遞送腫瘤后的腫瘤生長(zhǎng)表明，直接用富含硼的脂質(zhì)體注射的腫瘤在半胱天冬酶活性方面的輻射初始效應(yīng)要比全身接受富含硼的脂質(zhì)體的腫瘤高。系統(tǒng)地接受富含硼的脂質(zhì)體的腫瘤對(duì)腫瘤生長(zhǎng)的長(zhǎng)期影響明顯更高。這些結(jié)果表明，硼化合物的血管和脂質(zhì)體遞送可能具有免疫調(diào)節(jié)作用，因此超過(guò)了對(duì)腫瘤生長(zhǎng)的總體影響。盡管半胱天冬酶活性在腫瘤切片和從接受富含硼脂質(zhì)體的直接腫瘤注射的小鼠中獲得的細(xì)胞中更高，但總體腫瘤抑制作用卻低于接受全身性遞送的小鼠。產(chǎn)生差異作用的合理原因可能是腫瘤內(nèi)的硼傳遞產(chǎn)生了急性作用，而免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)可能產(chǎn)生了持久的作用。在一項(xiàng)研究中觀察到類(lèi)似的，可能的免疫調(diào)節(jié)作用，在該研究中，大鼠在左右腿上都植入了結(jié)腸腫瘤，然后在一條腿上暴露于中子束，從而大大減少了未暴露腿的腫瘤。在這項(xiàng)研究中，硼酸苯丙氨酸作為BNCT反應(yīng)的硼源。此外，被輻射損傷的癌細(xì)胞也可以進(jìn)行自噬以咀嚼受損部位，以防止細(xì)胞死亡。在這項(xiàng)研究中，我們顯示了富含硼的脂質(zhì)體可以將PBMC修飾為抗腫瘤表型的初步結(jié)果。

放射療法是常規(guī)的治療方式，在手術(shù)切除腫瘤組織之后是化學(xué)療法，以防止殘留的腫瘤組織或細(xì)胞復(fù)發(fā)。然而，這些療法也導(dǎo)致患者嚴(yán)重的副作用，從而影響他們的生活質(zhì)量。放射療法有兩種形式，一種是全身放射療法，或者是對(duì)裸露的部位進(jìn)行放射線(xiàn)照射，使其有些受阻，但是放射線(xiàn)無(wú)法區(qū)分癌性或非癌性組織或細(xì)胞，另一種是僅放射線(xiàn)的特殊療法影響攜帶靶分子的細(xì)胞。在我們的研究中，我們觀察到硼在心臟，大腦，腎臟和肺等組織中幾乎沒(méi)有分布，從而防止了脫靶效應(yīng)。由于硼分布低，我們沒(méi)有看到對(duì)非癌性組織probalby的照射效果，因此證明了BNCT的起始點(diǎn)是比其他形式的照射更有針對(duì)性的治療方法。由于硼分子的全身性輸送而產(chǎn)生的免疫調(diào)節(jié)作用需要進(jìn)行全面研究。我們?cè)谶@里與科學(xué)界分享我們的初步觀察結(jié)果，以便它可以在注銷(xiāo)BNCT作為放射治療的另一種方法之前，仔細(xì)考慮BNCT的治療效果。BNCT有潛力成為各種癌癥的基本治療形式。但是，開(kāi)發(fā)用于BNCT的大多數(shù)化合物通常并未顯示出對(duì)腫瘤生長(zhǎng)的明顯抑制作用，這可能是由于硼在腫瘤中分布不佳以及分娩方式所致。我們建議，要使BNCT成為抑制腫瘤生長(zhǎng)或預(yù)防患者復(fù)發(fā)的有效療法，富硼化合物的給藥應(yīng)是全身性的，并應(yīng)采用納米藥物給藥系統(tǒng)。納米輸送系統(tǒng)會(huì)將硼輸送到PBMC，這可能會(huì)激活這些細(xì)胞并有助于消除腫瘤。

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