Терапевтический ответ опухоли, контролируемый с помощью телеметрического измерения температуры, доклиническое исследование иммунотерапии и химиотерапии.

Jun 09, 2023

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 7727 (2023) Цитировать эту статью

353 доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Температура в организме и опухоли отражает физиологические и патологические состояния. Надежная, бесконтактная и упрощенная система измерения может использоваться для долгосрочного мониторинга прогрессирования заболевания и ответа на терапию. В этом исследовании миниатюрные беспроводные чипы без батарей, имплантированные в растущие опухоли мелких животных, использовались для регистрации динамики как базальной, так и опухолевой температуры. Три доклинические модели: меланома (B16), рак молочной железы (4T1) и рак толстой кишки (MC-38) лечились с помощью адоптивного переноса Т-клеток, химиотерапии AC-T и иммунотерапии против PD-1 соответственно. Каждая модель представляет собой особую картину температурной истории, зависящую от характеристик опухоли и под влиянием проводимой терапии. Определенные особенности связаны с положительным терапевтическим ответом, например, временное снижение температуры тела и опухоли после адаптивного переноса Т-клеток, повышение температуры опухоли после химиотерапии и устойчивое снижение температуры тела после терапии анти-PD-1. Отслеживание тепловой активности in vivo с помощью экономически эффективного телеметрического зондирования может предложить пациентам более раннюю оценку лечения без необходимости сложной визуализации или лабораторных исследований. Многопараметрический мониторинг микроокружения опухоли с помощью постоянных имплантатов по запросу и его интеграция в информационные системы здравоохранения могут способствовать дальнейшему улучшению лечения рака и снижению нагрузки на пациентов.

Изменение температуры тела на протяжении веков считалось показателем многих заболеваний1. Для раковых опухолей характерны локальные колебания температуры как внутри опухоли, так и в организме из-за изменений перфузии крови и метаболического тепловыделения. Терапия рака может вызывать изменения в динамике энергетического баланса внутри тканей, что приводит к терапевтическому ответу, который можно отслеживать, отслеживая температуру2.

Мы предполагаем, что изменение температуры опухоли может быть ранним предиктором терапевтического ответа, такого как иммунотерапия, прежде чем изменения в размере можно будет отследить с помощью различных методов визуализации. Однако, несмотря на широкий спектр существующих методов измерения температуры, надежный мониторинг реакции на лечение опухоли путем измерения температуры встречается редко. Подходы неэффективны в мониторинге температуры опухоли на протяжении ее прогрессирования и лечения.

Физиологическую температуру измеряют контактным или бесконтактным способом. Контактные подходы (например, обычный термометр, термистор или термопары) либо инвазивны, либо позволяют измерять только поверхность3. Бесконтактные подходы, такие как термография, используемая при скрининге рака молочной железы, могут измерять только температуру кожи, но не могут надежно измерить внутреннюю область опухоли. Другие подходы, основанные на визуализации, такие как МР-термометрия4 и фотоакустическая термометрия5, либо слишком дороги, либо слишком сложны в использовании, что делает их непригодными для мониторинга глубокой температуры тела в течение времени от нескольких дней до недель. Таким образом, для долгосрочного мониторинга прогрессирования заболевания и ответа на терапию, особенно при раке, необходима упрощенная система измерения, способная в режиме реального времени напрямую измерять внутреннюю температуру.

Был предложен дистанционный мониторинг температуры, который может принести пользу как пациентам, так и системе здравоохранения6,7. Для этого необходимы надежные телеметрические датчики температуры. Имплантируемые микрочипы, передающие температуру на внешний транспондер, использовались для различных целей, в том числе для сельскохозяйственных животных8, домашних животных9 и экспериментальных грызунов10. Однако эти миниатюрные беспроводные транспондеры либо слишком велики для использования в опухолях, либо подвержены электромагнитным помехам10.

В этом исследовании безбатарейные чипы использовались для надежной передачи температуры и достаточно малы, чтобы их можно было имплантировать в растущие опухоли небольших животных, чтобы фиксировать динамику как базальной, так и опухолевой температуры. Были использованы три доклинические модели: меланома (B16), рак молочной железы (4T1) и рак толстой кишки (MC-38), а также соответствующая им терапия рака: адоптивный перенос Т-клеток, химиотерапия AC-T и иммунотерапия против PD-1. Температурные реакции тела и опухоли регистрировали несколько раз в день. Кроме того, сравнивали температуры между обработанной и контрольной (без лечения) группами.