Меланома является одним из наиболее сложных в лечении видов рака[1]. Одним из методов повышения эффективности терапии является использование облучения протонами[2]. В отличии от фотонов, которые ослабляются экспоненциально и облучают все на своем пути, частицы (протоны и ионы углерода) имеют конечную длину пробега и испускают большую часть своей энергии в конце своего пути. Такое распределение энергии на пути пробега описывается пиком Брегга [3]. Благодаря этому можно увеличивать подводимые дозы облучения и добиваться их лучшей локализации.



В рамках данной работы была проведена оценка влияния пучка протонов с энергией 165 МеВ в диапазоне доз от 0 до 8 Гр с шагом в 1 Гр на клеточную линию меланомы мыши B16/F1 для построения кривой выживаемости. По данным клоногенного анализа был выявлен дозо-зависимый эффект образования колоний. При облучении клеток меланомы в дозе 1 Гр число колоний относительно контроля составило 75%. Облучения в дозе 3 Гр клеток меланомы приводило к образованию 13,8% колоний, а при дальнейшем повышении дозы число образовавшихся колоний было менее 5,5%. По данным теста Live/Dead было установлено, что облучение протонами не вызывает значительной гибели на всем диапазоне исследуемых доз облучения (соотношение мертвых клеток к их общему числу не превысило 13%). Помимо этого было установлено, что с повышением дозы облучения происходило снижение мембранного митохондриального потенциала, однако статистически значимая разница по сравнению с контролем наблюдалась только у клеток, подверженных облучению от 5 Гр и выше. В дальнейшем планируется изучить радиосенсибилизирующие свойства нанокомпозита Ce0.9Gd0.1O2-х на клеточной линии B16/F1, а приведенные выше результаты будут использоваться для оценки его эффективности при их облучении пучком протонов.

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 22-73-10231.



Источники и литература



1. Lauren E Davis , Sara C Shalin , Alan J Tackett. Current state of melanoma diagnosis and treatment. Cancer Biol Ther. 2019;20(11):1366-1379.

2. Michael J LaRiviere, Patricia Mae G Santos, Christine E Hill-Kayser , James M Metz. Proton Therapy. Hematol Oncol Clin North Am. 2019 Dec;33(6):989-1009.

3. В.А. Климанов (2011). Радиобиологическое и дозиметрическое планирование лучевой и радионуклидной терапии, Изд. No 1/1/115, Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Москва.

Melanoma is one of the most difficult types of cancer to treat [1]. One of the methods to increase the effectiveness of therapy is the use of proton irradiation [2]. Unlike photons, which fade away exponentially and irradiate everything in their path, particles (protons and carbon ions) have a finite path length and emit most of their energy at the end of their path. Such an energy distribution along the path is described by the Bragg peak [3]. Due to this, it is possible to increase the delivered radiation doses and achieve their better localisation.





The effect of a 165 MeV proton beam in the dose range from 0 to 8 Gy in 1 Gy increments on the B16/F1 mouse melanoma cell line was evaluated to construct a survival curve. А dose-dependent effect of colony formation was revealed according to clonogenic analysis. When melanoma cells were irradiated at a dose of 1 Gy, the number of colonies relative to the control was 75%. Irradiation at a dose of 3 Gy of melanoma cells led to the formation of 13.8% of colonies, and with a further increase in the dose, the number of formed colonies was less than 5.5%. According to the Live/Dead test, it was found that proton irradiation does not cause significant death over the entire range of radiation doses studied (the ratio of dead cells to their total number did not exceed 13%). In addition, it was found that with an increase in the dose of radiation, a decrease in the membrane mitochondrial potential occurred, however, a statistically significant difference compared to the control was observed only in cells exposed to radiation from 5 Gy and above. In the future, it is planned to study the radiosensitizing properties of the Ce0.9Gd0.1O2-x nanocomposite on the B16/F1 cell line, and the above results will be used to evaluate its effectiveness upon irradiation with a proton beam.



This work was supported by the Russian Science Foundation grant no. 22-73-10231.





Sources and literature



1. Lauren E Davis , Sara C Shalin , Alan J Tackett. Current state of melanoma diagnosis and treatment. Cancer Biol Ther. 2019;20(11):1366-1379.

2. Michael J LaRiviere, Patricia Mae G Santos, Christine E Hill-Kayser , James M Metz. Proton Therapy. Hematol Oncol Clin North Am. 2019 Dec;33(6):989-1009.

3. V.A. Klimanov (2011). Radiobiological and dosimetric planning of radiation and radionuclide therapy, Ed. No 1/1/115, National Research Nuclear University MEPhI, Moscow.