Переменные электрические поля могут использоваться для лечения рака

Переменные электрические поля воздействуют на опухолевые клетки, замедляя время их деления от одного часа до более чем трех часов (а). Поля также расщепляют клетки на более поздних стадиях клеточного деления (b,c).

В ходе исследований группа использует переменные электрические поля, которые вызывают колебания электрически заряженных частиц в клетках вперед и назад сотни тысяч раз в секунду. Интенсивность электрических полей составляет не более одного или двух вольт на сантиметр. Ранее считалось, что такие низко интенсивные поля не вызывают ничего существенного, кроме разогрева клеток. Однако после нескольких лет экспериментов исследователи показали, что поля нарушают клеточное деление в опухолевых клетках, помещенных в стеклянную чашу (in vitro).

После интенсивного изучения этого эффекта в лабораторных условиях и на лабораторных животных, исследователи начали небольшие клинические испытания с целью проверки его способностей по борьбе с раком. Этот метод был применен к 10 пациентам с рецидивирующей мультиформной глиомой (GBM), формой рака мозга с очень низким коэффициентом выживаемости.

Все пациенты ранее подвергались лечению другими методами, но во всех случаях рак возвращался. В исследовании ученые снабдили пациентов электродами для воздействия электрическими полями с частотой 200 кГц на кожу головы на регулярной основе до 18 часов в сутки. В результате исследователи отметили, что опухоли мозга достигали поздней стадии гораздо более медленно, чем обычно (в среднем за 26 недель), и иногда даже регрессировали. Пациенты также жили значительно дольше, в среднем продолжительность жизни составила 62 недели. Хотя и не существовало контрольной группы, результаты отличались в лучшую сторону по сравнению со статистическими данными по GBM. Согласно последним время прогрессирования опухоли составляет приблизительно 10 недель, и типичная продолжительность жизни - около 30 недель. Кроме того, 3 из 10 пациентов были все еще живы спустя 2 года после начала электродной терапии. Эти результаты были опубликованы в последнем номере The Proceedings Национальной Академии Наук (National Academy of Sciences).

Статья в Physics Today объясняет эти результаты с точки зрения физических механизмов, которые позволяют электрическим полям влиять на деление раковых клеток. Как было замечено, электрические поля имеют 2 способа воздействия на опухолевые клетки.

Во-первых, они замедляют клеточное деление. Клетки, которым как правило хватает часа для деления, под воздействием электрического поля частотой в 200 кГц не закончивали процесс деления даже спустя 3 часа. Еще одна группа, состоящая из Луки Кукулло (Luca Cucullo), Дамира Джанигро (Damir Janigro) и их коллег в клинике Кливленда (Cleveland Clinic), замедлила клеточное деление, применяя электрические поля с гораздо более низкой частотой - всего 50 Гц. Кроме того, это свидетельствует о возможности снижения свойственной клеткам устойчивости к лекарствам.

Что вызывает замедление деления клеток? В случае 200 кГц электрические поля препятствуют формированию и функционированию основной клеточной структуры, известной как митотическое веретено. Веретено состоит из таких компонентов клетки, как микротрубочки. Микротрубочки, в свою очередь, содержат компоненты, которые имеют высокий электрический дипольный момент, при котором имеется большое разделение противоположных электрических зарядов. Поэтому части митотического веретена подвергаются большому влиянию и, вероятно, разрушаются под воздействием электрического поля.

Второй эффект от полей с частотой в 200 кГц заключается в том, что они иногда расщепляют дочерние клетки непосредственно перед их отделением. Деление клеток иногда прекращается вследствие развития района с высоким электрическим полем между двумя дочерними клетками. Это приводит к большому градиенту в электрическом поле от каждой дочерней клетки в этом районе. Такой градиент может оторвать органеллы (клеточные структуры) и макромолекулы (например, белки) от каркаса клеток.

Полагается, что переменные электрические поля обладают схожим воздействием на человеческую глиому. В то же время терапия электрическим полем создает незначительную опасность для нормальной мозговой ткани, потому что здоровые клетки мозга не делятся. Наблюдалось только разрушительное воздействие электрических полей на деление клеток. Основываясь на успехе своих первоначальный клинических исследований, теперь ученые работают над другим клиническим испытанием, на этот раз с контрольной группой, подвергающейся химиотерапии. Исследователи также изучают возможность комбинирования терапии электрическим полем и небольшими дозами химиотерапии.

www.eurekalert.org