Histopatologiczna ocena mysich guzów trzustki leczonych koniugatem na bazie nanocząstek złota z gemcytabiną

Rak trzustki, charakteryzujący się szybkim przebiegiem klinicznym, wczesnym występowaniem przerzutów oraz słabą odpowiedzią na konwencjonalne metody leczenia, należy do najbardziej agresywnych i śmiertelnych nowotworów złośliwych. Najczęstszą postacią raka trzustki jest gruczolakorak przewodowy trzustki (PDAC). Choroba ta jest zwykle diagnozowana w zaawansowanym stadium, co wynika z niespecyficznych objawów klinicznych oraz braku skutecznych markerów wykrywających ją we wczesnej fazie. Czynniki te przyczyniają się do bardzo złego rokowania i pięcioletniego wskaźnika przeżycia poniżej 7%. Standardowe terapie, obejmujące chirurgię oraz chemioterapię gemcytabiną, wykazują ograniczoną skuteczność z powodu oporności na leczenie. Nanocząstki złota (AuNPs), w szczególności nanopręty złota (AuNRs), stanowią obiecującą platformę do poprawy dostarczania leków. Dzięki efektowi fototermicznemu wzmacniają skuteczność leczenia oraz umożliwiają stosowanie terapii skojarzonych. Modele mysie, ze względu na swoje genetyczne i patologiczne podobieństwo do ludzkiego PDAC, są powszechnie stosowane w badaniach przedklinicznych. W celu oceny odpowiedzi guza oraz skuteczności terapii w tych modelach, kluczową pozostaje analiza histopatologiczna.Metody: Nowotwory trzustki u myszy (linia Pan02, myszy C57BL/6J) poddano leczeniu kombinacjami nanoprętów złota (AuNRs), gemcytabiny (Gem) oraz/lub fototermii indukowanej światłem bliskiej podczerwieni (808 nm, hv). Terapie były podawane doguzowo w 5 cyklach, po czym pobrano tkanki. Skrawki guza analizowano przy użyciu barwienia hematoksyliną i eozyną (H&E) oraz immunofluorescencji markerem CD31. Ilościową analizę obrazów wykonano przy użyciu oprogramowania ImageJ, a porównania statystyczne pomiędzy grupami oceniono za pomocą nieparametrycznego testu U Manna–Whitneya oraz analizy wariancji Kruskala–Wallisa.Wyniki: Ilościowa analiza histologiczna wykazała, że terapia skojarzona AuNRs+Gem+hv prowadziła do najbardziej wyraźnych zmian morfologicznych w nowotworach trzustki u myszy. Grupy leczone terapią wieloczynnikową wykazały istotne zmniejszenie sygnału jądrowego opartego na chromatynie (do <300 μm) oraz powierzchni jądrowej (do 1–2,5%) w porównaniu do grup kontrolnych oraz monoterapii (sygnał chromatynowy 250–450 μm; powierzchnia 3–7%, p < 0,001). Zaobserwowano także zwiększoną widoczność macierzy pozakomórkowej oraz większe odsepearowanie komórek, co sugeruje nasiloną destrukcję komórek nowotworowych. Zastosowanie fototermii (hv) dodatkowo wzmocniło efekty terapeutyczne, powodując około 40–50% dalsze zmniejszenie parametrów jądrowych w porównaniu do terapii bez hv. Testy U Manna–Whitneya oraz ANOVA Kruskala–Wallisa potwierdziły istotne statystycznie różnice pomiędzy terapiami skojarzonymi a monoterapiami. Terapia AuNRs+Gem+hv wykazała najwyższą ekspresję markera śródbłonkowego CD31 w analizie immunofluorescencyjnej. Zaobserwowano również efekt zależny od dawki, szczególnie wyraźny w terapii AuNRs+Gem+hv, gdzie dawka gemcytabiny 4,06 mg/ml różniła się znacząco od dawek 45 mg/kg i 60 mg/kg BW stosowanych w innych terapiach skojarzonych. Ogólnie rzecz biorąc, terapie skojarzone wykazały większą skuteczność w destrukcji komórek nowotworowych oraz bardziej efektywne wykorzystanie leku.

Pancreatic cancer, characterized by rapid progression, early metastasis, and poor response to conventional treatments, is one of the most aggressive and lethal malignancies. Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is the most common form of pancreatic cancer. It is typically diagnosed at an advanced stage due to nonspecific symptoms and a lack of effective early markers. These factors contribute to its dismal prognosis and a five-year survival rate below 7%. Standard therapies, including surgery and chemotherapy with gemcitabine, face limited efficacy and chemoresistance. Gold nanoparticles (AuNPs), and specifically gold nanorods (AuNRs), offer promising avenues for improving drug delivery. They enhance treatment response through the photothermal effect and combination therapies. Murine models, due to their genetic and pathological resemblance to human PDAC, are widely used. To assess tumor response and treatment efficacy in these models, histopathological analysis remains a crucial method.Methods: Murine pancreatic tumors (Pan02, C57BL/6J mice) were treated with combinations of gold nanorods (AuNRs), gemcitabine (Gem), and/or 808 nm near-infrared laser-induced hyperthermia (hv). Treatments were delivered intratumorally in 5 cycles and were followed by tissue sectioning. Tumor sections were then analyzed by H&E staining and CD31 immunofluorescence. Quantitative image analysis was performed using ImageJ, and statistical comparisons between groups were assessed using the nonparametric Mann–Whitney U test and the Kruskal–Wallis ANOVA test.Results: Quantitative histological analysis revealed that construct therapy with AuNRs+GEM+hv produced the most significant morphological changes in murine pancreatic tumors. Multimodal treatment groups showed marked reductions in chromatin-based signal (to <300 μm) and nuclear area (to 1–2.5%) compared to controls and monotherapies (chromatin-based signal, 250–450 μm; area, 3–7%, p < 0.001). Increased extracellular matrix visibility and greater cellular separation were also observed, suggesting enhanced tumor cell destruction. hv also amplified therapeutic effects by demonstrating approximately 40–50% further reductions in nuclear parameters relative to without hv. Mann–Whitney U and Kruskal–Wallis ANOVA tests confirmed highly significant differences between multimodal and single-agent regimens. AuNRs+GEM+hv revealed the highest endothelial marker expression in CD31 immunofluorescence analysis. Dose-dependent effects were evident, especially in the construct of AuNRs+GEM+hv, where a Gem dose of 4.06 mg/ml showed a stark difference compared to the combination therapies of 45mg/kg and 60mg/kg BW doses of Gem. Overall, the combination therapies outperformed and demonstrated superior tumor cell destruction and more efficient utilization of the drug.