Duke biomedicínští inženýři vyvíjejí dvojí přístup k léčbě rakoviny slinivky břišní

Duke biomedicínští inženýři vyvíjejí dvojí přístup k léčbě rakoviny slinivky břišní

Biomedicínští inženýři z Duke University prokázali nejúčinnější léčbu rakoviny slinivky břišní, jaká kdy byla prokázána na myších modelech. Zatímco většina experimentů na myších považuje za úspěch pouhé zastavení růstu, nová léčba zcela eliminovala nádory u 80 % myší v několika modelových typech, včetně těch, které byly považovány za nejobtížněji léčitelné.

Přístup kombinuje tradiční chemoterapeutika s novou metodou ozařování nádoru. Namísto dodávání záření z vnějšího paprsku, který prochází zdravou tkání, léčba implantuje radioaktivní jód-131 přímo do nádoru v gelovitém depotu, který chrání zdravou tkáň a je absorbován tělem poté, co záření odezní.

Výsledky se objeví online 19. října v časopise Nature Biomedical Engineering.

"Prostudovali jsme více než 1100 léčebných postupů na preklinických modelech a nikdy jsme nenašli výsledky, kdy by se nádory zmenšovaly a mizely jako my," řekl Jeff Schaal, který výzkum prováděl během své doktorandské práce v laboratoři Ashutoshe Chilkotiho, významného profesora biomedicínského inženýrství Alana L. Kaganova na Duke. "Pokud zbytek literatury říká, že to, co vidíme, se neděje, pak jsme věděli, že máme něco extrémně zajímavého."

Přestože rakovina slinivky břišní představuje pouze 3,2 % všech případů rakoviny, je třetí nejčastější příčinou úmrtí souvisejících s rakovinou. Je velmi obtížné ho léčit, protože jeho nádory mají tendenci vyvíjet agresivní genetické mutace, díky nimž je odolný vůči mnoha lékům, a obvykle je diagnostikován velmi pozdě, když se již rozšířil do dalších míst v těle.

Současná přední léčba kombinuje chemoterapii, která udržuje buňky v radiosenzitivním reprodukčním stavu po delší dobu, s paprskem záření namířeným na nádor. Tento přístup je však neúčinný, pokud nádor nedosáhne určitého prahu záření. A navzdory nedávným pokrokům ve tvarování a nasměrování paprsků záření je velmi obtížné dosáhnout tohoto prahu, aniž bychom riskovali vážné vedlejší účinky.

Další metodou, kterou výzkumníci vyzkoušeli, je implantace radioaktivního vzorku obaleného v titanu přímo do nádoru. Protože však titan blokuje veškeré záření kromě gama paprsků, které putují daleko mimo nádor, může v těle zůstat jen krátkou dobu, než poškození okolní tkáně neguje jeho účel.

"Právě teď prostě neexistuje dobrý způsob, jak léčit rakovinu slinivky," řekl Schaal, který je nyní ředitelem výzkumu v Cereius, Inc., biotechnologickém startu v Durhamu v Severní Karolíně, který pracuje na komercializaci cílené radionuklidové terapie prostřednictvím jiného technologického režimu.

Aby se Schaal vyhnul těmto problémům, rozhodl se vyzkoušet podobnou implantační metodu s použitím látky vyrobené z polypeptidů podobných elastinu (ELP), což jsou syntetické řetězce aminokyselin vázané dohromady, aby vytvořily gelovitou látku s přizpůsobenými vlastnostmi. Protože se laboratoř Chilkoti zaměřuje na ELP, on a kolegové byli schopni vyvinout aplikační systém, který se pro tento úkol dobře hodí.

ELP existují v kapalném stavu při pokojové teplotě, ale v teplejším lidském těle tvoří stabilní gelovitou látku. Když jsou ELP injikovány do nádoru spolu s radioaktivním prvkem, tvoří malý sklad, který uzavírá radioaktivní atomy. V tomto případě se vědci rozhodli použít jód-131, radioaktivní izotop jódu, protože jej lékaři běžně používají při léčbě po celá desetiletí a jeho biologické účinky jsou dobře známé.

Zásobník ELP obklopuje jód-131 a zabraňuje jeho úniku do těla. Jód-131 emituje beta záření, které proniká biogelem a uvolňuje téměř veškerou svou energii do nádoru, aniž by se dostalo do okolní tkáně. V průběhu času se ELP depot rozloží na své aminokyselinové složky a je absorbován tělem -; ale ne dříve, než se jód-131 rozpadne na neškodnou formu xenonu.

Beta záření také zlepšuje stabilitu biogelu ELP. To pomáhá skladu vydržet déle a zhroutí se až po vyčerpání radiace.“

Jeff Schaal, ředitel výzkumu ve společnosti Cereius, Inc.

V nové práci Schaal a jeho spolupracovníci v laboratoři Chilkoti testovali novou léčbu spolu s paklitaxelem, běžně používaným chemoterapeutickým lékem k léčbě různých myších modelů rakoviny slinivky břišní. Vybrali si rakovinu slinivky, protože je notoricky obtížné léčit, a doufali, že prokážou, že jejich radioaktivní nádorový implantát má synergické účinky s chemoterapií, které se neobjevily při relativně krátkodobé radiační terapii.

Vědci testovali svůj přístup na myších s rakovinou těsně pod kůží způsobenou různými mutacemi, o kterých je známo, že se vyskytují u rakoviny slinivky. Testovali to i na myších s nádory slinivky břišní, které se léčí mnohem hůře.

Celkově testování prokázalo 100% míru odezvy napříč všemi modely, přičemž nádory byly zcela eliminovány v přibližně 80 % případů ve třech čtvrtinách modelů. Testy také neodhalily žádné bezprostředně zjevné vedlejší účinky kromě samotné chemoterapie.

"Věříme, že konstantní záření umožňuje lékům silněji interagovat s jejich účinky, než umožňuje externí radiační terapie," řekl Schaal. "To nás vede k přesvědčení, že tento přístup může ve skutečnosti fungovat lépe než externí radiační terapie pro mnoho jiných typů rakoviny."

Tento přístup je však stále v raných preklinických fázích a v dohledné době nebude dostupný pro použití u lidí. Vědci říkají, že jejich dalším krokem jsou velké studie na zvířatech, ve kterých budou muset prokázat, že tuto techniku ​​lze přesně provést pomocí stávajících klinických nástrojů a endoskopických technik, ve kterých jsou lékaři již vyškoleni. Pokud budou úspěšní, zaměří se na klinickou studii fáze 1 na lidech.

"Moje laboratoř pracuje na vývoji nových způsobů léčby rakoviny téměř 20 let a tato práce je možná tím nejvzrušujícím, co jsme kdy udělali, pokud jde o její potenciální dopad, protože rakovinu slinivky v pozdním stádiu nelze léčit a je vždy smrtelná." " řekl Chilkoti. "Pacienti s rakovinou slinivky si zaslouží lepší možnosti léčby, než jaké jsou v současné době k dispozici, a já jsem odhodlán přinést to na kliniku."

Zdroj:

Duke University

Odkaz:

Schaal, JL, a kol. (2022) Brachyterapie prostřednictvím depotu biopolymeru vázaného 131I synergizovaného s nanočásticovým paclitaxelem u nádorů pankreatu odolných vůči terapii. Přírodní biomedicínské inženýrství. doi.org/10.1038/s41551-022-00949-4.

.