Configuration de stimulation de culture cellulaire, protocole de stimulation et imagerie thermique pendant la stimulation sOMF pour mesurer les changements de température. (A) Gauche : un diagramme schématique de la configuration de stimulation sOMF de culture cellulaire utilisée en laboratoire. À droite : vue rapprochée d’une boîte de culture cellulaire placée au-dessus de chaque oncoscillateur. (B) Un diagramme schématique montrant le protocole de stimulation et indiquant les paramètres de stimulus examinés dans nos expériences. (C) Les images thermiques supérieures montrent de fausses variations spatiales de température codées par couleur dans l’incubateur à trois moments pendant la stimulation. En bas Photographies de l’appareil et des boîtes de culture correspondant aux images thermiques. Pour déterminer si les effets sOMF observés pourraient être dus à l’hyperthermie induite par la stimulation, nous avons imagé la température des boîtes de culture et de l’ensemble de l’appareil de stimulation dans l’incubateur pendant la séance de stimulation de 4 heures. Pour ce faire, nous avons utilisé la caméra thermique infrarouge FLIR One (Teledyne FLIR, Wilsonville, OR). Nous avons acquis des images au début de la stimulation (0 h) et à 2 h et 4 h pendant la stimulation. Nous avons obtenu six images à chaque instant et effectué des mesures ponctuelles à la base de chaque boîte de culture placée à 3, 5 et 7 cm de l’oncoscillateur correspondant à un PPA de ~ 5, ~ 1 et ~ 0,42 mT. Nous avons également mesuré la température à la base d’une boîte de culture positionnée à 1,4 cm de l’oncoscillateur correspondant à un PPA de ~ 58 mT et n’avons trouvé aucune augmentation significative de température à cette position. Crédit: Rapports scientifiquesdoi : 10.1038/s41598-023-46758-w
Les stratégies de traitement anticancéreux cherchent de plus en plus à augmenter les niveaux d’espèces réactives de l’oxygène (ROS), à provoquer des dommages macromoléculaires et à tuer les cellules cancéreuses. Les champs électromagnétiques peuvent élever les espèces réactives de l’oxygène intracellulaires pour provoquer la mort des cellules cancéreuses, conduisant au développement d’un nouveau dispositif de champ électromagnétique portable et portable qui génère des champs magnétiques oscillants en rotation (sOMF) pour éliminer sélectivement les cancers.
Dans un nouveau rapport publié dans Rapports scientifiquesShashank Hambarde et une équipe de scientifiques en neurochirurgie aux États-Unis ont caractérisé des configurations et des timings précis de champs magnétiques oscillants en rotation pour produire une cytotoxicité due à une augmentation critique des niveaux de superoxyde dans deux types de cellules de gliome humain.
L’antioxydant Trolox a inversé l’effet cytotoxique des champs magnétiques oscillants en rotation sur les cellules de gliome pour indiquer le rôle des espèces réactives de l’oxygène dans l’apparition du cancer. Les résultats mettent en évidence le lien entre la physique de la simulation magnétique et l’action anticancéreuse pour faciliter une nouvelle stratégie de traitement non invasive basée sur un dispositif pour atténuer plusieurs types de gliomes.
Réguler le microenvironnement tumoral avec des espèces réactives de l’oxygène
Les espèces réactives de l’oxygène jouent un rôle important dans la régulation des processus cellulaires normaux, notamment la prolifération cellulaire développementale, la différenciation, la mort cellulaire et les mécanismes de défense immunitaire, ainsi que la plasticité cellulaire.
Le rôle des espèces réactives de l’oxygène est important lors de la prolifération des cellules cancéreuses et de l’invasion des tissus, avec des attributs dans le vieillissement cellulaire et la neurodégénérescence.
Les cellules cancéreuses ont des niveaux élevés d’espèces réactives de l’oxygène en raison d’un métabolisme oxydatif accru et de mitochondries dysfonctionnelles. Des niveaux anormalement élevés d’espèces réactives de l’oxygène peuvent provoquer l’apoptose cellulaire. Par conséquent, une augmentation des espèces réactives de l’oxygène dans les cellules cancéreuses peut constituer une stratégie de traitement adéquate.
Stimuler avec un champ électromagnétique
Outre les médicaments, la stimulation par des dispositifs générateurs de champs électromagnétiques peut augmenter le niveau d’espèces réactives de l’oxygène dans les cellules cancéreuses pour induire la mort cellulaire des cellules tumorales malignes in vitro.
Bien que ces dispositifs aient montré leur sécurité et leur efficacité pour leur intégration dans des modèles de xénogreffes de tumeurs de souris, de vastes essais sur des patients restent à mener. Les cellules cancéreuses humaines ont produit des résultats variables montrant l’augmentation et la diminution des niveaux d’espèces réactives de l’oxygène.
L’exposition au sOMF entraîne une réduction dépendante des ROS de la formation de colonies et de la mort cellulaire dans les cellules GBM et DIPG. (A et B) La dispersion avec des graphiques à barres montre la fraction de survie dans le test de survie des cellules clonogéniques pour les cellules GBM (GBM115) et DIPG provenant d’expériences indépendantes, chaque point de données étant représenté par un point (n = 12). Les barres d’erreur affichent SEM. Les paramètres de stimulation sont mentionnés ci-dessus dans les graphiques à barres. (C et D) Les images représentatives de l’activité de la caspase-3 augmentent 12 h après une exposition de 4 h au sOMF dans les cellules GBM et DIPG. (E et F) La dispersion avec des graphiques à barres montre la fraction de survie dans le test de survie des cellules clonogéniques en présence et en l’absence de Trolox (20 µM) pour les cellules GBM (GBM115) et DIPG (n = 4). Les barres d’erreur affichent SEM. ** p < 0,01, *** p < 0,001, **** p < 0,0001. Crédit: Rapports scientifiquesdoi : 10.1038/s41598-023-46758-w
Hambarde et ses collègues ont conçu et développé un dispositif oncomagnétique pour réguler avec précision tous les paramètres physiques des champs magnétiques oscillants en rotation, exposés in vitro et in vivo, afin de produire une augmentation optimale des niveaux d’espèces réactives de l’oxygène.
Dans ce travail, les scientifiques ont varié les paramètres physiques utilisés pour définir le microenvironnement tumoral. Pour ce faire, ils ont étudié l’impact de la variation des paramètres physiques des champs magnétiques oscillants en rotation en produisant des composants actifs du dispositif appelés oncosillateurs dans le glioblastome dérivé du patient et dans les cellules diffuses de gliome pontin intrinsèque.
Mécanisme d’action
L’interaction de champs magnétiques de force faible et intermédiaire avec le mécanisme de paire de radicaux dans la chaîne de transport d’électrons mitochondriaux a perturbé le processus de transfert d’électrons pour générer un superoxyde. Les molécules complexes membranaires de la chaîne de transport d’électrons étaient orientées dans toutes les directions et ne dégringolaient pas contrairement aux molécules en solution.
Hambarde et ses collègues ont testé ces prédictions en utilisant une configuration expérimentale pour stimuler le glioblastome et les cellules diffuses de gliome pontique intrinsèque, afin de quantifier l’intensité de fluorescence du colorant indicateur superoxyde, l’hydroéthidine. Au cours des expériences, l’équipe a généré un champ magnétique oscillant intermittent en utilisant des oncosillateurs pour générer des niveaux élevés d’espèces réactives de l’oxygène.
Les scientifiques ont caractérisé les oscillations magnétiques induites par un aimant rotatif pour indiquer comment les oscillations de champ jouent un rôle important dans l’induction d’espèces réactives de l’oxygène. Ils ont envoyé un courant à travers la bobine pour générer une amplitude crête à crête de 5 mT, qu’ils ont comparée à l’aimant tournant d’un oncosillateur, pour fournir des simulations pendant quatre heures.
L’oncosillateur a considérablement augmenté les niveaux d’espèces réactives de l’oxygène dans les microenvironnements à tout moment au sein des types de cellules cancéreuses.
Perspectives
De cette manière, Shashank Hambarde et ses collègues ont testé l’hypothèse de la perturbation magnétique électronique pour déterminer l’efficacité d’une gamme de champs magnétiques oscillants en rotation (sOMF) pour induire des composants superoxydes d’espèces réactives de l’oxygène dans les cellules de glioblastome humain et dans les cellules diffuses de gliome pontin intrinsèque.
Les scientifiques ont étudié si les effets de la stimulation avec un ensemble optimisé de paramètres produisaient un pouvoir anticancéreux élevé dans des tests standardisés. Les dispositifs ou méthodes permettant de produire des champs magnétiques adaptés aux études anticancéreuses comprenaient des générateurs de champs électromagnétiques pulsés, des systèmes de régulation de l’énergie bioélectromagnétique et des appareils fournissant des champs électromagnétiques basse fréquence, ainsi que le dispositif Therabionic.
Ces instruments délivraient des champs magnétiques avec des densités de flux dans la plage inférieure. Bien que certains de ces concepts aient mis en évidence les espèces réactives de l’oxygène dans les cellules cancéreuses, leurs bases physiques et leurs mécanismes sous-jacents restent à explorer.
Ce travail comprenait en outre une étude sur l’utilisation compassionnelle du traitement oncomagnétique chez les patients atteints de gliome récurrent en phase terminale en tant que stratégie de traitement nouvelle et efficace pour traiter les carcinomes hautement malins et mortels.
Plus d’information:
Shashank Hambarde et al, Modèles de champ magnétique tournant qui provoquent une oncolyse par stress oxydatif dans les cellules de gliome, Rapports scientifiques (2023). DOI : 10.1038/s41598-023-46758-w
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Citation: Modèles de champ magnétique susceptibles de provoquer une oncolyse via le stress oxydatif dans les cellules de gliome (13 novembre 2023) récupéré le 14 novembre 2023 sur
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