硼中子俘获治疗有助于抑制乳腺肿瘤

　　在美国，乳腺癌是女性与癌症相关的死亡的最常见和第二大主要原因。乳腺肿瘤的治疗方式是手术切除肿瘤组织，然后进行化学疗法或放射疗法或两者。放射疗法是一种全身放射疗法，可抑制免疫系统，使宿主易于感染或继发肿瘤。在这方面，硼中子俘获疗法更具选择性，受影响最大的细胞是负载109个或更多10B原子的细胞。以前，我们已经描述了当静脉注射时，富含硼的化合物的脂质体包裹可为肿瘤组织提供高有效载荷。在这里我们报告脂质体介导的硼传递到肿瘤与鼠乳腺肿瘤的大小成反比。硼与EMT-6肿瘤大小成反比的合理原因是这些肿瘤中的坏死，在大肿瘤中更为明显。大的肿瘤还具有血管的后退，这进一步导致了向这些肿瘤的硼输送不良。我们接下来的报告指出，血液中硼的存在对于BNCT对EMT-6肿瘤抑制的作用至关重要，因为直接注射富含硼的脂质体并不能在抑制BALB/c小鼠的EMT-6肿瘤中提供任何额外的优势。尽管肿瘤组织中的硼含量明显较高，但仍需进行放射线照射。PBMC中的BNCT反应导致将这些细胞修饰为抗肿瘤表型。
　　 硼中子俘获治疗需要将硼10选择性递送至肿瘤细胞。中子辐照后，核捕获和自发裂变反应产生4He和7Li核以及2.4MeV。这些高线性能量转移粒子从其原始位置传播不到十微米。因此，它们仅对以足够的浓度结合或内化10B的细胞具有致命性。BNCT的有效性取决于每个细胞传递10B的量。BNCT已用于实验治疗多种不同的肿瘤，例如胶质母细胞瘤，皮肤黑素瘤，头颈癌，间皮瘤和弥漫性肝转移，可以为不受传统疗法影响或已被广泛接受的肿瘤提供有用的治疗选择。难以手术切除。当转移扩散到整个器官时，使用选择性BNCT药物可能会选择性破坏肿瘤结节的每个单个细胞，而无需对其进行选择性照射。选择性10B掺入癌细胞需要硼载体分子，其对靶细胞具有特定的亲和力。在过去的几十年中，已经设计，合成和评估了多种硼载体，包括脂质体。脂质体是略有的选择性递送更有利10乙由于增加的肿瘤细胞的生长速率与鼠EMT-6肿瘤和脂质体组分的掺入细胞膜。另外，经常曲折且渗漏的肿瘤脉管系统允许硼在肿瘤间质内积累。脂质体向肿瘤的输送取决于肿瘤的血液供应，较高的血液供应导致较高的10B积累和血液供应不足最终导致肿瘤中硼的积累减少。
　　 巨噬细胞与单核细胞是专业的吞噬细胞，可吞噬细胞碎片，异物或脂质体以及其他大小相似的颗粒。脂质体的吞噬作用导致硼在巨噬细胞/单核细胞中积累。中子辐照可能导致BNCT反应，释放的能量可能使巨噬细胞改变为促进肿瘤或抑制肿瘤的表型。巨噬细胞极化是针对癌症和病原体入侵的先天免疫反应的标志。巨噬细胞修饰的程度取决于微环境因素，并决定巨噬细胞极化的命运。由于巨噬细胞的可塑性，其可容纳来自病原体，受伤组织和基底组织微环境的信号，因此其极化是多方面的。巨噬细胞的极化处于通过延长或减少巨噬细胞发育和生存力来调节细胞存活的途径的控制之下。组织的微环境，微生物产物和细胞因子决定了巨噬细胞极化的命运。巨噬细胞的激活影响免疫系统的其他分支，因为这些细胞是免疫应答的重要调节剂和效应器。提出了一个假设，即可以根据活化后分泌的细胞因子来区分T辅助细胞的亚群。这些子集介导不同的调节和效应功能。在20世纪60年代Mackaness引入术语巨噬细胞活化约感染来描述到BCG和李斯特菌在随后的曝光。后来提高的杀微生物活性通过抗原激活免疫细胞和由TH1和IFNγ调节这些杀微生物效果也占细胞毒性和抗肿瘤效果。一些研究人员推测，由于发现了甘露糖受体，IL-4和IL-13诱导了另一种激活表型，甘露糖受体选择性地增强了鼠巨噬细胞的TH2反应。替代激活是与经典激活完全不同的阶段，但与停用不同。换言之，缺乏经典活化的不活化的继承权损失。
　　 具有TH1和TH2背景的小鼠中的巨噬细胞对经典刺激的反应倾向不同。响应刺激的能力在巨噬细胞的代谢途径中具有重要的区别。M1和M2的巨噬细胞命名相似，并且基于T辅助型细胞的激活，即，激活TH1细胞的巨噬细胞属于M1表型，而M2巨噬细胞则激活TH2细胞。例如，巨噬细胞M1以下LPS或IFN刺激释放出有毒的一氧化氮，而M2巨噬细胞释放的多胺）。关于体内巨噬细胞替代激活的官方报告类似于对病原体的麦克奈斯现象的观察，来自对寄生虫感染的艾伦，德·贝特斯利尔，布罗姆巴赫及其同事的观察。寄生虫引起强烈的IgE和TH2反应）。Montavani及其同事将巨噬细胞激活因子分为两个功能极化状态，以整合表型的相似性和差异。根据巨噬细胞对选择标记M1，M2a，M2c的影响，将其分类。
　　 我们评估了不同大小的EMT-6肿瘤中的硼积累，并观察到在较大的肿瘤中硼积累极低，而在较小的肿瘤中硼积累显着更高。这些结果表明，较小的EMT-6肿瘤更适合硼的输送。我们通过在脂质体中掺入荧光素染料来进一步测试硼的分布，以便追踪大小不同的肿瘤中硼的分布。分配。我们观察到在小肿瘤中荧光的均匀分布，而在大肿瘤中的荧光是斑点状的，并且没有覆盖大肿瘤区域。我们评估了EMT-6肿瘤中100-400mg范围内的坏死。EMT-6肿瘤的各种10μm冷冻切片显示，坏死随着肿瘤的大小而逐渐增加。这些区域代表缺氧区域和，因此细胞死亡主要是坏死。
　　 血管对于肿瘤的生长和发育以及营养物质和药物的输送至关重要。如上所示，硼的分布受肿瘤大小的影响。我们通过用标记有异硫氰酸荧光素的抗CD31抗体染色肿瘤切片来检查肿瘤的脉管系统。EMT-6肿瘤切片的CD31染色显示，较小的EMT-6肿瘤比较大的EMT-6肿瘤具有更高的CD31染色量。
　　 在优化了硼化合物在肿瘤组织中的递送后，我们便进行了辐射研究。一组带有EMT-6肿瘤的小鼠接受中子辐照，第二组没有接受辐射，而仅接受脂质体进行生物分布。硼在肿瘤和血液中分布的时间动力学表明，肿瘤中硼的含量约为60ppm，血液中的硼含量为10ppm。在全身递送富含硼的脂质体54小时后，观察到最佳的肿瘤/血液比率和最佳的硼浓度。在所有辐射实验中，我们以54小时作为最佳硼剂量的最佳时间点。我们将这个时间点用于所有辐射研究。在血液中，与血液中的其他成分相比，外周血单核细胞最可能吸收脂质体，从而吸收硼。
　　 辐射后血液的分析表明，尽管这些细胞携带硼，但辐射并未对PBMC造成损害，这就是为什么PBMC总数不变的原因。IL-12是一种已知的抗肿瘤细胞因子，还可以防止由入侵的病原体引起的感染。在肿瘤微环境中，侵入性巨噬细胞被修饰以抑制IL-12表达并增强IL-10表达。IL-10通过修饰巨噬细胞释放肿瘤促进因子来抑制抗肿瘤免疫反应。对IL-12和IL-10表达的分析表明，PBMC通过白介素12水平的升高和IL-10水平的降低将其表型切换为抗肿瘤表型。我们观察到EMT-6荷瘤小鼠的辐射显着抑制了这些小鼠的肿瘤生长。肿瘤生长抑制的显着性点始于15天左右，并且一直持续增加，直到研究结束时22天为止，原因是肿瘤尺寸大，不适和仅中子活动受限辐照的小鼠。
　　 硼的选择性递送是治疗实体瘤有效BNCT的基础。低能中子被10俘获B导致裂变反应，导致生成高能He2+和Li3+粒子，这些粒子从起始点开始沿直径5-10μm的路径移动，因此对于携带足够浓度的硼的细胞具有致命性。我们的研究结果表明，硼在肿瘤中的分布对于有效的BNCT治疗至关重要。我们已经表明，肿瘤的大小与硼化合物的积累成反比。我们进一步证明了硼分布低的原因包括较高的坏死水平和在较大的EMT-6肿瘤中观察到的血管数量较少。换句话说，EMT-6肿瘤的血管形成与这些肿瘤中的坏死成反比。EMT-6肿瘤的进一步血管形成与这些肿瘤中富含硼的脂质体的分布成正比，因此影响了BNCT治疗乳腺肿瘤的效率。我们的结果进一步揭示了被PBMC吸收的富硼脂质体将这些细胞激活并修饰为抗肿瘤表型，并有助于抑制肿瘤生长。我们观察到，系统性或直接向富含硼的脂质体递送肿瘤后的肿瘤生长表明，直接用富含硼的脂质体注射的肿瘤在半胱天冬酶活性方面的辐射初始效应要比全身接受富含硼的脂质体的肿瘤高。系统地接受富含硼的脂质体的肿瘤对肿瘤生长的长期影响明显更高。这些结果表明，硼化合物的血管和脂质体递送可能具有免疫调节作用，因此超过了对肿瘤生长的总体影响。尽管最初的半胱天冬酶活性在肿瘤切片和从接受富含硼脂质体的直接肿瘤注射的小鼠中获得的细胞中更高，但总体肿瘤抑制作用却低于接受全身性递送的小鼠。产生差异作用的合理原因可能是肿瘤内的硼传递产生了急性作用，而免疫系统调节可能产生了持久的作用。在一项研究中观察到类似的，可能的免疫调节作用，在该研究中，大鼠在左右腿上都植入了结肠肿瘤，然后在一条腿上暴露于中子束，从而大大减少了未暴露腿的肿瘤。在这项研究中，硼酸苯丙氨酸作为BNCT反应的硼源。此外，被辐射损伤的癌细胞也可以进行自噬以咀嚼受损部位，以防止细胞死亡。在这项研究中，我们显示了富含硼的脂质体可以将PBMC修饰为抗肿瘤表型的初步结果。
　　 放射疗法是常规的治疗方式，在手术切除肿瘤组织之后是化学疗法，以防止残留的肿瘤组织或细胞复发。然而，这些疗法也导致患者严重的副作用，从而影响他们的生活质量。放射疗法有两种形式，一种是全身放射疗法，或者是对裸露的部位进行放射线照射，使其有些受阻，但是放射线无法区分癌性或非癌性组织或细胞，另一种是仅放射线的特殊疗法影响携带靶分子的细胞。在我们的研究中，我们观察到硼在心脏，大脑，肾脏和肺等组织中几乎没有分布，从而防止了脱靶效应。由于硼分布低，我们没有看到对非癌性组织probalby的照射效果，因此证明了BNCT的起始点是比其他形式的照射更有针对性的治疗方法。由于硼分子的全身性输送而产生的免疫调节作用需要进行全面研究。我们在这里与科学界分享我们的初步观察结果，以便它可以在注销BNCT作为放射治疗的另一种方法之前，仔细考虑BNCT的治疗效果。BNCT有潜力成为各种癌症的基本治疗形式。但是，开发用于BNCT的大多数化合物通常并未显示出对肿瘤生长的明显抑制作用，这可能是由于硼在肿瘤中分布不佳以及分娩方式所致。我们建议，要使BNCT成为抑制肿瘤生长或预防患者复发的有效疗法，富硼化合物的给药应是全身性的，并应采用纳米药物给药系统。纳米输送系统会将硼输送到PBMC，这可能会激活这些细胞并有助于消除肿瘤。