Новый подход к лечению пациентов с солидными новообразованиями

Исследовательская команда из Главной Больницы Массачусетса (Massachusetts General Hospital, MGH, США) идентифицировала факторы, способствующие возникновению в солидных опухолях избыточного давления, снижающего эффективность лечения онкологических больных с этим типом новообразований. Ученые также предложили простой способ снижения давления в солидной опухолевой ткани, который должен улучшить результаты лечения пациентов и прогноз течения заболевания. Результаты исследования были опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Опухоли солидного типа характеризуются повышенным давлением в межклеточном веществе ткани. С одной стороны, избыточное давление в ткани солидной опухоли обусловлено неправильно функционирующими кровеносными и лимфатическими сосудами, способствующими накоплению жидкости в межклеточном веществе (давление тканевой жидкости), с другой стороны, его возникновение связано с бесконтрольным размножением злокачественных клеток в ограниченном пространстве опухоли. Оба типа давления могут снижать эффективность противоракового лечения. До сих пор основные усилия ученых были сосредоточены на разработке эффективной стратегии снижения давления тканевой жидкости в опухолевой ткани, но о влиянии давления солидной опухоли на новообразование и возможных способах снижения этого давления было практически ничего не известно.

По словам руководителя исследования Ракеша Джайна (Rakesh Jain), директора Лаборатории Биологии Опухолей Эдвина Стила при MGH (Steele Laboratory for Tumor Biology at MGH, США), до сих пор исследования в области онкологии в основном были сфокусированы на изучении злокачественных клеток. Лишь некоторые, недавно проведенные исследования были посвящены изучению биохимических особенностей злокачественной ткани. По его мнению, результаты исследования, проведенного под его руководством, показывают, что физические или механические свойства окружающей среды также играют важную роль в прогрессировании солидной опухоли и ее резистентности к проводимому лечению.

Джайн и его коллеги являются ведущими специалистами в области изучения влияния повышенного давления тканевой жидкости на злокачественные новообразования, затрудняющего проникновение и распространение лекарственных препаратов в опухолевую ткань. Результаты их предыдущих исследований показали, что применение лекарственных препаратов, препятствующих ангиогенезу (образованию новых кровеносных сосудов), снижает давление тканевой жидкости, нормализуя рост сосудов, распространенных в солидных опухолях, и повышает эффективность применения противораковых препаратов. Но предложенная стратегия лечения онкологических больных оказывается неэффективной при сжатии сосудов давлением солидной опухоли. Недавно команда ученых под руководством Джайна продемонстрировала, что давление солидной опухоли также усиливает инвазионную способность раковых клеток.

Задачей нового исследования было разработать метод измерения давления солидной опухоли, выявить факторы, способствующие его возникновению, а также установить, приведет ли ингибирование давления опухоли к открытию просвета кровеносных сосудов в опухолевой ткани. Научная группа из MGH, основываясь на результатах математического моделирования, разработала очень простой способ измерения величины давления солидной опухоли в ткани.

Ученые проводили исследования на опухолях, экспериментально полученных у мышей, и опухолях, удаленных у пациентов. Они обнаружили, что после разрезания солидной опухоли на две части, каждая половина новообразования начинает «набухать» вдоль поверхности разреза, высвобождая избыточное тканевое давление. В противоположность этому, после разрезания нормальной ткани на две части, каждая половина сохраняет свой размер и форму. Оценка изменений новообразования после его разрезания и других механических свойств опухолевой ткани позволили исследователям рассчитать величину давления солидной опухоли в образце патологической ткани.

Дополнительные эксперименты, основанные на использовании разработанного учеными метода, позволили определить несколько факторов, вызывающих повышение давления солидной опухоли в новообразовании. Оказалось, что повышение тканевого давления вызвано не только пролиферирующими злокачественными клетками, но и делящимися фибробластами и увеличением количества компонентов межклеточного вещества раковой ткани. Ученые имплантировали мышам опухоли поджелудочной железы и ингибировали у животных сигнальный путь, вызывающий пролиферацию фибробластов в раковой ткани. Это привело к снижению давления солидной опухоли, ассоциированного с ее разрастанием, что в свою очередь вызвало открытие просвета сдавленных кровеносных и лимфатических сосудов в новообразовании и уменьшило в нем давление тканевой жидкости, повысив эффективность доставки химиотерапевтических препаратов в опухоль.

По мнению авторов, результаты их исследования могут объяснить причину, по которой применение лекарственных препаратов, препятствующих ангиогенезу, не улучшило результаты лечения пациентов с новообразованиями с высоким содержание фиброзного компонента, например, больных раком поджелудочной железы, раком легкого и раком молочной железы. Специалисты из MGH предлагают исследовать эффективность предложенной ими новой стратегии лечения онкологических больных, направленной на устранение обоих факторов, вызывающих повышенное давление внутри опухолевой ткани. «После того как мы узнали, что опухоль использует физические силы для того, чтобы увеличиваться в размерах и противостоять терапевтическим мероприятиям, мы должны понять, как уменьшить давление тканевой жидкости и давление солидной ткани, что приведет к улучшению результатов лечения онкологических больных», - говорит Джайн. По его мнению, ученым необходимо как можно быстрее идентифицировать безопасные фармакологические препараты, снижающие давление солидной опухоли, и внедрить их в клиническую практику.

По материалам Massachusetts General Hospital

Оригинальная статья:
Jieqiong Liu, Shan Liao, Benjamin Diop-Frimpong, Wei Chen, Shom Goel, Kamila Naxerova, Marek Ancukiewicz, Yves Boucher, Rakesh K. Jain, and Lei Xu. TGF-β blockade improves the distribution and efficacy of therapeutics in breast carcinoma by normalizing the tumor stroma. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2012; DOI: 10.1073/pnas.1117610109