يقوم مهندسو الطب الحيوي في جامعة ديوك بتطوير نهج ذي شقين لعلاج سرطان البنكرياس

يقوم مهندسو الطب الحيوي في جامعة ديوك بتطوير نهج ذي شقين لعلاج سرطان البنكرياس

أظهر مهندسو الطب الحيوي في جامعة ديوك العلاج الأكثر فعالية لسرطان البنكرياس على الإطلاق في نماذج الفئران. في حين أن معظم تجارب الفئران تعتبر مجرد إيقاف النمو نجاحًا، فإن العلاج الجديد قضى تمامًا على الأورام لدى 80% من الفئران في العديد من أنواع النماذج، بما في ذلك تلك التي تعتبر الأكثر صعوبة في العلاج.

يجمع هذا النهج بين أدوية العلاج الكيميائي التقليدية وطريقة جديدة لتشعيع الورم. بدلاً من توصيل الإشعاع من شعاع خارجي ينتقل عبر الأنسجة السليمة، يزرع العلاج اليود المشع 131 مباشرة في الورم في مستودع يشبه الهلام يحمي الأنسجة السليمة ويمتصه الجسم بعد زوال الإشعاع.

تظهر النتائج على الإنترنت في 19 أكتوبر في مجلة Nature Biomedical Engineering.

قال جيف شال، الذي أجرى البحث أثناء عمله للحصول على الدكتوراه في مختبر أشوتوش تشيلكوتي، أستاذ الهندسة الطبية الحيوية المتميز في جامعة ديوك: "لقد درسنا أكثر من 1100 علاج في نماذج ما قبل السريرية ولم نتوصل أبدًا إلى نتائج حيث تقلصت الأورام واختفت كما فعلنا". "إذا كانت بقية الأدبيات تقول أن ما نراه لا يحدث، فإننا نعلم أن لدينا شيئًا مثيرًا للاهتمام للغاية."

على الرغم من أن سرطان البنكرياس يمثل 3.2% فقط من جميع حالات السرطان، إلا أنه السبب الرئيسي الثالث للوفاة المرتبطة بالسرطان. من الصعب جدًا علاجه لأن أورامه تميل إلى تطوير طفرات جينية عدوانية تجعله مقاومًا للعديد من الأدوية، وعادةً ما يتم تشخيصه في وقت متأخر جدًا، عندما يكون قد انتشر بالفعل إلى أماكن أخرى في الجسم.

يجمع العلاج الرائد الحالي بين العلاج الكيميائي، الذي يبقي الخلايا في حالة إنجابية حساسة للإشعاع لفترة طويلة من الزمن، مع توجيه شعاع من الإشعاع إلى الورم. ومع ذلك، فإن هذا النهج غير فعال ما لم تصل عتبة إشعاع معينة إلى الورم. وعلى الرغم من التقدم الأخير في تشكيل وتوجيه حزم الإشعاع، فمن الصعب للغاية الوصول إلى هذه العتبة دون المخاطرة بأعراض جانبية خطيرة.

هناك طريقة أخرى جربها الباحثون وهي زرع عينة مشعة مغلفة بالتيتانيوم مباشرة في الورم. ومع ذلك، نظرًا لأن التيتانيوم يحجب جميع الإشعاعات باستثناء أشعة جاما، التي تنتقل بعيدًا خارج الورم، فإنه لا يمكن أن يبقى في الجسم إلا لفترة قصيرة قبل أن يؤدي تلف الأنسجة المحيطة إلى إبطال غرضه.

قال شال، الذي يشغل الآن منصب مدير الأبحاث في شركة Cereius, Inc.، وهي شركة ناشئة في مجال التكنولوجيا الحيوية في دورهام بولاية نورث كارولينا، تعمل على تسويق العلاج بالنويدات المشعة المستهدفة من خلال نظام تكنولوجي مختلف: "في الوقت الحالي، لا توجد طريقة جيدة لعلاج سرطان البنكرياس".

للتغلب على هذه المشاكل، قرر شال تجربة طريقة زرع مماثلة باستخدام مادة مصنوعة من عديد الببتيدات الشبيهة بالإيلاستين (ELPs)، وهي عبارة عن سلاسل اصطناعية من الأحماض الأمينية المرتبطة ببعضها البعض لتكوين مادة تشبه الهلام ذات خصائص مخصصة. نظرًا لأن ELPs هي محور اهتمام مختبر تشيلكوتي، فقد تمكن هو وزملاؤه من تطوير نظام توصيل مناسب تمامًا لهذه المهمة.

توجد ELPs في حالة سائلة في درجة حرارة الغرفة، ولكنها تشكل مادة مستقرة تشبه الهلام في جسم الإنسان الأكثر دفئًا. عندما يتم حقن ELPs في الورم مع عنصر مشع، فإنها تشكل مستودعًا صغيرًا يحيط بالذرات المشعة. وفي هذه الحالة، اختار الباحثون استخدام اليود 131، وهو أحد النظائر المشعة لليود، لأن الأطباء اعتادوا استخدامه في العلاجات الطبية منذ عقود وآثاره البيولوجية معروفة.

يحيط مستودع ELP باليود 131 ويمنعه من التسرب إلى الجسم. يُصدر اليود 131 إشعاع بيتا الذي يخترق البيوجيل ويطلق كل طاقته تقريبًا إلى الورم دون الوصول إلى الأنسجة المحيطة. بمرور الوقت، يتحلل مستودع ELP إلى مكوناته من الأحماض الأمينية ويمتصها الجسم -؛ ولكن ليس قبل أن يتحلل اليود 131 إلى شكل غير ضار من الزينون.

يعمل إشعاع بيتا أيضًا على تحسين استقرار البيوجيل ELP. وهذا يساعد المستودع على الاستمرار لفترة أطول ولا ينهار إلا عند استنفاد الإشعاع.

جيف شال، مدير الأبحاث في شركة Cereius, Inc.

في العمل الجديد، اختبر شال ومعاونوه في مختبر تشيلكوتي العلاج الجديد جنبًا إلى جنب مع باكليتاكسيل، وهو دواء علاج كيميائي شائع الاستخدام لعلاج نماذج الفئران المختلفة من سرطان البنكرياس. لقد اختاروا سرطان البنكرياس لأنه من الصعب علاجه، وكانوا يأملون في إظهار أن زرع الورم الإشعاعي الخاص بهم أنتج تأثيرات تآزرية مع العلاج الكيميائي والتي لم تحدث مع العلاج الإشعاعي قصير العمر نسبيًا.

اختبر الباحثون نهجهم على الفئران المصابة بالسرطان تحت الجلد مباشرة، والذي يسببه طفرات مختلفة معروفة بحدوث سرطان البنكرياس. كما اختبروه أيضًا على الفئران المصابة بأورام في البنكرياس، والتي يصعب علاجها كثيرًا.

بشكل عام، أظهر الاختبار معدل استجابة بنسبة 100% في جميع النماذج، مع القضاء على الأورام تمامًا في حوالي 80% من الحالات في ثلاثة أرباع النماذج. ولم تكشف الاختبارات أيضًا عن أي آثار جانبية واضحة على الفور تتجاوز العلاج الكيميائي وحده.

وقال شال: "نعتقد أن الإشعاع المستمر يسمح للأدوية بالتفاعل بقوة أكبر مع تأثيراتها مما يسمح به العلاج الإشعاعي الخارجي". "وهذا يقودنا إلى الاعتقاد بأن هذا النهج قد يعمل في الواقع بشكل أفضل من العلاج الإشعاعي الخارجي للعديد من أنواع السرطان الأخرى."

ومع ذلك، فإن هذا النهج لا يزال في مراحل ما قبل السريرية المبكرة ولن يكون متاحًا للاستخدام البشري في المستقبل المنظور. يقول الباحثون إن خطوتهم التالية هي إجراء دراسات كبيرة على الحيوانات، حيث سيحتاجون إلى إظهار إمكانية تنفيذ هذه التقنية بدقة باستخدام الأدوات السريرية الحالية وتقنيات التنظير التي تم تدريب الأطباء عليها بالفعل. وإذا نجحت، فسوف يهدفون إلى إجراء المرحلة الأولى من التجارب السريرية على البشر.

"يعمل مختبري على تطوير علاجات جديدة للسرطان منذ ما يقرب من 20 عامًا، وربما يكون هذا العمل هو الأكثر إثارة الذي قمنا به على الإطلاق من حيث تأثيره المحتمل، نظرًا لأن سرطان البنكرياس في مرحلة متأخرة من المستحيل علاجه وهو قاتل دائمًا". وقال تشيلكوتي: "إن مرضى سرطان البنكرياس يستحقون خيارات علاجية أفضل مما هو متاح حاليًا، وأنا ملتزم بتقديم هذا إلى العيادة".

مصدر:

جامعة ديوك

مرجع:

شال، JL، وآخرون. (2022) العلاج الإشعاعي الموضعي عبر مستودع من 131I المرتبط بالبوليمر الحيوي مع الجسيمات النانوية باكليتاكسيل في أورام البنكرياس المقاومة للعلاج. الهندسة الطبية الحيوية الطبيعية. doi.org/10.1038/s41551-022-00949-4.

.