Οι βιοϊατρικοί μηχανικοί του Duke αναπτύσσουν μια διττή προσέγγιση για τη θεραπεία του καρκίνου του παγκρέατος

Οι βιοϊατρικοί μηχανικοί του Duke αναπτύσσουν μια διττή προσέγγιση για τη θεραπεία του καρκίνου του παγκρέατος

Οι βιοϊατρικοί μηχανικοί στο Πανεπιστήμιο Duke έχουν δείξει την πιο αποτελεσματική θεραπεία για τον καρκίνο του παγκρέατος που έχει αποδειχθεί ποτέ σε μοντέλα ποντικών. Ενώ τα περισσότερα πειράματα σε ποντίκια θεωρούν ότι απλώς η διακοπή της ανάπτυξης είναι επιτυχής, η νέα θεραπεία εξάλειψε πλήρως τους όγκους στο 80% των ποντικών σε διάφορους τύπους μοντέλων, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που θεωρούνται οι πιο δύσκολοι στη θεραπεία.

Η προσέγγιση συνδυάζει τα παραδοσιακά φάρμακα χημειοθεραπείας με μια νέα μέθοδο ακτινοβόλησης του όγκου. Αντί να μεταδίδει ακτινοβολία από μια εξωτερική δέσμη που ταξιδεύει μέσω υγιών ιστών, η θεραπεία εμφυτεύει το ραδιενεργό ιώδιο-131 απευθείας στον όγκο σε μια αποθήκη που μοιάζει με γέλη που προστατεύει τον υγιή ιστό και απορροφάται από το σώμα μετά την εξάντληση της ακτινοβολίας.

Τα αποτελέσματα εμφανίζονται ηλεκτρονικά στις 19 Οκτωβρίου στο περιοδικό Nature Biomedical Engineering.

«Μελετήσαμε πάνω από 1.100 θεραπείες σε προκλινικά μοντέλα και δεν βρήκαμε ποτέ αποτελέσματα όπου οι όγκοι συρρικνώθηκαν και εξαφανίστηκαν όπως εμείς», είπε ο Jeff Schaal, ο οποίος διεξήγαγε την έρευνα κατά τη διάρκεια της διδακτορικής του εργασίας στο εργαστήριο του Ashutosh Chilkoti, του διακεκριμένου καθηγητή Βιοϊατρικής Μηχανικής Alan L. Kaganov στο Duke. «Αν η υπόλοιπη βιβλιογραφία λέει ότι αυτό που βλέπουμε δεν συμβαίνει, τότε ξέραμε ότι είχαμε κάτι εξαιρετικά ενδιαφέρον».

Αν και ο καρκίνος του παγκρέατος αντιπροσωπεύει μόνο το 3,2% όλων των περιπτώσεων καρκίνου, είναι η τρίτη κύρια αιτία θανάτου από καρκίνο. Είναι πολύ δύσκολο να αντιμετωπιστεί επειδή οι όγκοι του τείνουν να αναπτύσσουν επιθετικές γενετικές μεταλλάξεις που το καθιστούν ανθεκτικό σε πολλά φάρμακα και συνήθως διαγιγνώσκεται πολύ αργά, όταν έχει ήδη εξαπλωθεί σε άλλα σημεία του σώματος.

Η τρέχουσα κορυφαία θεραπεία συνδυάζει τη χημειοθεραπεία, η οποία διατηρεί τα κύτταρα σε ραδιοευαίσθητη αναπαραγωγική κατάσταση για μεγάλο χρονικό διάστημα, με μια δέσμη ακτινοβολίας που κατευθύνεται στον όγκο. Ωστόσο, αυτή η προσέγγιση είναι αναποτελεσματική εκτός εάν ένα συγκεκριμένο όριο ακτινοβολίας φτάσει στον όγκο. Και παρά τις πρόσφατες προόδους στη διαμόρφωση και την κατεύθυνση των ακτίνων ακτινοβολίας, είναι πολύ δύσκολο να φτάσετε αυτό το όριο χωρίς να διακινδυνεύσετε σοβαρές παρενέργειες.

Μια άλλη μέθοδος που έχουν δοκιμάσει οι ερευνητές είναι η εμφύτευση ενός ραδιενεργού δείγματος εγκλεισμένου σε τιτάνιο απευθείας στον όγκο. Ωστόσο, επειδή το τιτάνιο μπλοκάρει όλη την ακτινοβολία εκτός από τις ακτίνες γάμμα, που ταξιδεύουν πολύ έξω από τον όγκο, μπορεί να παραμείνει στο σώμα μόνο για μικρό χρονικό διάστημα πριν η βλάβη στον περιβάλλοντα ιστό αναιρέσει το σκοπό του.

«Αυτή τη στιγμή, απλά δεν υπάρχει καλός τρόπος για τη θεραπεία του καρκίνου του παγκρέατος», είπε ο Schaal, ο οποίος είναι τώρα διευθυντής έρευνας στο Cereius, Inc., μια startup βιοτεχνολογίας στο Durham της Βόρειας Καρολίνας, που εργάζεται για την εμπορευματοποίηση στοχευμένης θεραπείας με ραδιονουκλεΐδια μέσω διαφορετικής τεχνολογικής αγωγής.

Για να ξεπεράσει αυτά τα προβλήματα, ο Schaal αποφάσισε να δοκιμάσει μια παρόμοια μέθοδο εμφύτευσης χρησιμοποιώντας μια ουσία από πολυπεπτίδια που μοιάζουν με ελαστίνη (ELPs), τα οποία είναι συνθετικές αλυσίδες αμινοξέων που συνδέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν μια ουσία που μοιάζει με γέλη με προσαρμοσμένες ιδιότητες. Επειδή τα ELP είναι το επίκεντρο του εργαστηρίου Chilkoti, αυτός και οι συνάδελφοί του μπόρεσαν να αναπτύξουν ένα σύστημα παράδοσης κατάλληλο για αυτήν την εργασία.

Τα ELP υπάρχουν σε υγρή κατάσταση σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά σχηματίζουν μια σταθερή ουσία που μοιάζει με γέλη στο θερμότερο ανθρώπινο σώμα. Όταν τα ELP εγχέονται σε έναν όγκο μαζί με ένα ραδιενεργό στοιχείο, σχηματίζουν μια μικρή αποθήκη που περικλείει ραδιενεργά άτομα. Σε αυτή την περίπτωση, οι ερευνητές επέλεξαν να χρησιμοποιήσουν το ιώδιο-131, ένα ραδιενεργό ισότοπο του ιωδίου, επειδή οι γιατροί το χρησιμοποιούν συνήθως σε ιατρικές θεραπείες εδώ και δεκαετίες και τα βιολογικά του αποτελέσματα είναι γνωστά.

Η αποθήκη ELP περιβάλλει το ιώδιο-131 και εμποδίζει τη διαρροή του στο σώμα. Το ιώδιο-131 εκπέμπει ακτινοβολία βήτα που διεισδύει στο βιογέλη και απελευθερώνει σχεδόν όλη την ενέργειά του στον όγκο χωρίς να φτάσει στον περιβάλλοντα ιστό. Με την πάροδο του χρόνου, η αποθήκη ELP διασπάται στα αμινοξέα της και απορροφάται από τον οργανισμό - αλλά όχι πριν το ιώδιο-131 διασπαστεί σε μια αβλαβή μορφή ξένου.

Η ακτινοβολία βήτα βελτιώνει επίσης τη σταθερότητα της βιογέλης ELP. Αυτό βοηθά την αποθήκη να διαρκέσει περισσότερο και καταρρέει μόνο όταν έχει εξαντληθεί η ακτινοβολία».

Jeff Schaal, Διευθυντής Έρευνας στην Cereius, Inc.

Στη νέα εργασία, ο Schaal και οι συνεργάτες του στο εργαστήριο Chilkoti δοκίμασαν τη νέα θεραπεία μαζί με το paclitaxel, ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο φάρμακο χημειοθεραπείας για τη θεραπεία διαφόρων μοντέλων καρκίνου του παγκρέατος σε ποντίκια. Επέλεξαν τον καρκίνο του παγκρέατος επειδή είναι εμφανώς δύσκολο να αντιμετωπιστεί και ήλπιζαν να δείξουν ότι το εμφύτευμά τους με ραδιενεργό όγκο παρήγαγε συνεργιστικά αποτελέσματα με τη χημειοθεραπεία που δεν συνέβη με σχετικά βραχύβια ακτινοθεραπεία.

Οι ερευνητές δοκίμασαν την προσέγγισή τους σε ποντίκια με καρκίνο ακριβώς κάτω από το δέρμα που προκαλείται από διάφορες μεταλλάξεις που είναι γνωστό ότι συμβαίνουν στον καρκίνο του παγκρέατος. Το δοκίμασαν επίσης σε ποντίκια με όγκους στο πάγκρεας, που είναι πολύ πιο δύσκολο να αντιμετωπιστούν.

Συνολικά, η δοκιμή έδειξε ποσοστό ανταπόκρισης 100% σε όλα τα μοντέλα, με όγκους να εξαλείφονται πλήρως στο 80% περίπου των περιπτώσεων στα τρία τέταρτα των μοντέλων. Οι δοκιμές επίσης δεν αποκάλυψαν άμεσα εμφανείς παρενέργειες πέρα ​​από τη χημειοθεραπεία και μόνο.

«Πιστεύουμε ότι η συνεχής ακτινοβολία επιτρέπει στα φάρμακα να αλληλεπιδρούν πιο έντονα με τα αποτελέσματά τους από ό,τι επιτρέπει η εξωτερική ακτινοθεραπεία», είπε ο Schaal. «Αυτό μας κάνει να πιστεύουμε ότι αυτή η προσέγγιση μπορεί στην πραγματικότητα να λειτουργεί καλύτερα από την εξωτερική ακτινοθεραπεία για πολλούς άλλους τύπους καρκίνου».

Ωστόσο, η προσέγγιση βρίσκεται ακόμη σε πρώιμα προκλινικά στάδια και δεν θα είναι διαθέσιμη για ανθρώπινη χρήση στο άμεσο μέλλον. Οι ερευνητές λένε ότι το επόμενο βήμα τους είναι μελέτες σε μεγάλα ζώα στις οποίες θα πρέπει να δείξουν ότι η τεχνική μπορεί να εκτελεστεί με ακρίβεια χρησιμοποιώντας υπάρχοντα κλινικά εργαλεία και τεχνικές ενδοσκόπησης στις οποίες οι γιατροί έχουν ήδη εκπαιδευτεί. Εάν είναι επιτυχής, θα στοχεύουν σε κλινική δοκιμή φάσης 1 σε ανθρώπους.

«Το εργαστήριό μου εργάζεται για την ανάπτυξη νέων θεραπειών για τον καρκίνο για σχεδόν 20 χρόνια και αυτή η δουλειά είναι ίσως η πιο συναρπαστική που έχουμε κάνει ποτέ όσον αφορά τον πιθανό αντίκτυπό της, καθώς ο καρκίνος του παγκρέατος σε τελευταίο στάδιο είναι αδύνατο να αντιμετωπιστεί και είναι πάντα θανατηφόρος». " είπε ο Chilkoti. "Οι ασθενείς με καρκίνο του παγκρέατος αξίζουν καλύτερες θεραπευτικές επιλογές από αυτές που είναι διαθέσιμες επί του παρόντος, και δεσμεύομαι να το φέρω στην κλινική."

Πηγή:

Πανεπιστήμιο Duke

Αναφορά:

Schaal, JL, et αϊ. (2022) Βραχυθεραπεία μέσω αποθήκης δεσμευμένου σε βιοπολυμερές 131I που συνεργάζεται με νανοσωματιδιακή πακλιταξέλη σε ανθεκτικούς στη θεραπεία όγκους του παγκρέατος. Φυσική βιοϊατρική μηχανική. doi.org/10.1038/s41551-022-00949-4.

.