원격 측정 온도 감지로 모니터링되는 종양 치료 반응, 면역 요법 및 화학 요법에 대한 전임상 연구

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 7727(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

신체와 종양의 온도는 생리적, 병리학적 상태를 반영합니다. 질병 진행 및 치료 반응을 장기간 모니터링하는 데 신뢰할 수 있고 비접촉식이며 단순한 측정 시스템을 사용할 수 있습니다. 이 연구에서는 작은 동물의 성장하는 종양에 이식된 소형 배터리 없는 무선 칩을 사용하여 기저 온도와 종양 온도 역학을 모두 포착했습니다. 세 가지 전임상 모델: 흑색종(B16), 유방암(4T1), 대장암(MC-38)은 각각 입양 T 세포 전달, AC-T 화학요법 및 항PD-1 면역요법으로 치료되었습니다. 각 모델은 종양 특성에 따라 달라지고 투여된 치료법의 영향을 받는 독특한 온도 이력 패턴을 나타냅니다. 특정 특징은 긍정적인 치료 반응과 연관되어 있습니다. 예를 들어 적응성 T 세포 전달 후 신체 및 종양 온도의 ​​일시적인 감소, 화학요법 후 종양 온도 상승, 항PD-1 치료 후 체온의 꾸준한 감소 등이 있습니다. 비용 효과적인 원격 측정 감지를 통해 생체 내 열 활동을 추적하면 복잡한 영상 촬영이나 실험실 테스트 없이 환자에게 조기 치료 평가를 제공할 수 있는 잠재력이 있습니다. 영구 임플란트를 통한 종양 미세환경의 다중 매개변수 주문형 모니터링과 건강 정보 시스템과의 통합을 통해 암 관리를 더욱 발전시키고 환자의 부담을 줄일 수 있습니다.

신체의 온도 변화는 수세기 동안 많은 질병의 지표로 인식되어 왔습니다1. 암성 종양의 경우 혈액 관류 및 대사성 열 생성의 변화로 인해 종양과 신체 모두에서 국부적인 온도 변화가 흔히 발생합니다. 암 치료는 조직 내의 에너지 균형 역학에 변화를 일으켜 온도를 추적하여 모니터링할 수 있는 치료 반응을 가져올 수 있습니다2.

우리는 종양 온도 변화가 다양한 영상 기술로 크기 변화를 추적하기 전에 면역요법과 같은 치료 반응의 조기 예측변수가 될 수 있다고 가정합니다. 그러나 존재하는 광범위한 온도 측정 기술에도 불구하고 온도를 측정하여 종양 치료 반응을 안정적으로 모니터링하는 것은 흔하지 않습니다. 종양의 진행과 치료를 통해 종양의 온도를 모니터링하는 데는 접근 방식이 효과적이지 않습니다.

생리학적 온도는 접촉 기반 또는 비접촉 방식을 통해 측정됩니다. 접촉 기반 접근 방식(예: 기존 온도계, 서미스터 또는 열전대)은 침습적이거나 표면만 측정할 수 있습니다3. 유방암 검진에 사용되는 열화상 측정과 같은 비접촉 접근법은 피부 온도만 측정할 수 있을 뿐 종양의 내부 영역을 안정적으로 측정할 수 없습니다. MR 온도계4 및 광음향 온도계5와 같은 다른 이미징 기반 접근 방식은 너무 비싸거나 작동이 너무 복잡하여 며칠에서 몇 주에 걸쳐 심부 체온을 모니터링하는 데 적합하지 않습니다. 따라서 특히 암의 경우 질병 진행 및 치료 반응을 장기간 모니터링하기 위해서는 실시간으로 직접 내부 온도를 제공할 수 있는 단순한 측정 시스템이 필요합니다.

환자와 의료 시스템 모두에 도움이 될 수 있는 원격 온도 모니터링이 제안되었습니다6,7. 이를 달성하려면 신뢰할 수 있는 원격 측정 온도 센서가 필요합니다. 온도를 외부 트랜스폰더로 전송하는 이식형 마이크로칩은 농장 동물8, 애완동물9, 실험 설치류10 등 다양한 목적으로 사용되었습니다. 그러나 이러한 소형 무선 트랜스폰더는 종양에 사용하기에는 너무 크거나 전자기 간섭을 받기 쉽습니다10.

이 연구에서는 배터리가 없는 칩을 사용하여 신뢰할 수 있는 온도를 전송했으며 기본 온도와 종양 온도 역학을 모두 포착하기 위해 작은 동물의 성장하는 종양에 이식할 수 있을 만큼 작습니다. 세 가지 전임상 모델: 흑색종(B16), 유방암(4T1), 결장암(MC-38) 및 이에 상응하는 암 치료법: 입양 T 세포 전달, AC-T 화학요법 및 항PD-1 면역요법이 사용되었습니다. 신체 및 종양 온도 반응은 매일 여러 번 기록되었습니다. 또한, 처리군과 대조군(무처리) 그룹 간의 온도를 비교했습니다.