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Los ingenieros biomédicos de Duke están desarrollando un enfoque doble para tratar el cáncer de páncreas
Ingenieros biomédicos de la Universidad de Duke han demostrado el tratamiento más eficaz para el cáncer de páncreas jamás demostrado en modelos de ratón. Si bien la mayoría de los experimentos con ratones consideran que simplemente detener el crecimiento es un éxito, el nuevo tratamiento eliminó por completo los tumores en el 80% de los ratones en varios tipos de modelos, incluidos los considerados más difíciles de tratar. El enfoque combina fármacos de quimioterapia tradicionales con un nuevo método de irradiación del tumor. En lugar de administrar radiación desde un haz externo que viaja a través del tejido sano, el tratamiento implanta yodo-131 radiactivo directamente en el tumor en un depósito similar a un gel que protege el tejido sano y...
Los ingenieros biomédicos de Duke están desarrollando un enfoque doble para tratar el cáncer de páncreas
Ingenieros biomédicos de la Universidad de Duke han demostrado el tratamiento más eficaz para el cáncer de páncreas jamás demostrado en modelos de ratón. Si bien la mayoría de los experimentos con ratones consideran que simplemente detener el crecimiento es un éxito, el nuevo tratamiento eliminó por completo los tumores en el 80% de los ratones en varios tipos de modelos, incluidos los considerados más difíciles de tratar.
El enfoque combina fármacos de quimioterapia tradicionales con un nuevo método de irradiación del tumor. En lugar de administrar radiación desde un haz externo que viaja a través del tejido sano, el tratamiento implanta yodo-131 radiactivo directamente en el tumor en un depósito similar a un gel que protege el tejido sano y es absorbido por el cuerpo una vez que la radiación ha desaparecido.
Los resultados aparecen en línea el 19 de octubre en la revista Nature Biomedical Engineering.
"Estudiamos más de 1.100 tratamientos en modelos preclínicos y nunca encontramos resultados en los que los tumores se redujeran y desaparecieran como lo hicimos nosotros", dijo Jeff Schaal, quien realizó la investigación durante su trabajo doctoral en el laboratorio de Ashutosh Chilkoti, Profesor Distinguido Alan L. Kaganov de Ingeniería Biomédica en Duke. "Si el resto de la literatura dice que lo que vemos no está sucediendo, entonces sabíamos que teníamos algo extremadamente interesante".
Aunque el cáncer de páncreas representa sólo el 3,2% de todos los casos de cáncer, es la tercera causa de muerte relacionada con el cáncer. Es muy difícil de tratar porque sus tumores tienden a desarrollar mutaciones genéticas agresivas que lo hacen resistente a muchos fármacos, y normalmente se diagnostica muy tarde, cuando ya se ha extendido a otras partes del cuerpo.
El principal tratamiento actual combina la quimioterapia, que mantiene las células en un estado reproductivo radiosensible durante un período prolongado, con un haz de radiación dirigido al tumor. Sin embargo, este enfoque es ineficaz a menos que un cierto umbral de radiación alcance el tumor. Y a pesar de los recientes avances en la configuración y dirección de los rayos de radiación, es muy difícil alcanzar este umbral sin correr el riesgo de sufrir efectos secundarios graves.
Otro método que han probado los investigadores es implantar una muestra radiactiva recubierta de titanio directamente en el tumor. Sin embargo, debido a que el titanio bloquea toda la radiación excepto los rayos gamma, que viajan muy lejos del tumor, sólo puede permanecer en el cuerpo por un corto tiempo antes de que el daño al tejido circundante anule su propósito.
"En este momento, simplemente no existe una buena manera de tratar el cáncer de páncreas", dijo Schaal, quien ahora es director de investigación en Cereius, Inc., una nueva empresa de biotecnología en Durham, Carolina del Norte, que está trabajando para comercializar la terapia con radionúclidos dirigidos a través de un régimen tecnológico diferente.
Para solucionar estos problemas, Schaal decidió probar un método de implantación similar utilizando una sustancia hecha de polipéptidos similares a la elastina (ELP), que son cadenas sintéticas de aminoácidos unidos para formar una sustancia similar a un gel con propiedades personalizadas. Debido a que los ELP son un foco del laboratorio de Chilkoti, él y sus colegas pudieron desarrollar un sistema de administración adecuado para esta tarea.
Los ELP existen en estado líquido a temperatura ambiente, pero forman una sustancia estable similar a un gel en el cuerpo humano más caliente. Cuando los ELP se inyectan en un tumor junto con un elemento radiactivo, forman un pequeño depósito que encierra átomos radiactivos. En este caso, los investigadores optaron por utilizar yodo-131, un isótopo radiactivo del yodo, porque los médicos lo han utilizado habitualmente en tratamientos médicos durante décadas y sus efectos biológicos son bien conocidos.
El depósito ELP rodea el yodo-131 y evita que se filtre al cuerpo. El yodo-131 emite radiación beta que penetra en el biogel y libera casi toda su energía en el tumor sin llegar al tejido circundante. Con el tiempo, el depósito de ELP se descompone en sus componentes de aminoácidos y es absorbido por el cuerpo; pero no antes de que el yodo-131 se haya descompuesto en una forma inofensiva de xenón.
La radiación beta también mejora la estabilidad del biogel ELP. Esto ayuda a que el depósito dure más y sólo colapsa cuando la radiación se ha agotado”.
Jeff Schaal, director de investigación de Cereius, Inc.
En el nuevo trabajo, Schaal y sus colaboradores en el laboratorio de Chilkoti probaron el nuevo tratamiento junto con paclitaxel, un fármaco de quimioterapia de uso común para tratar varios modelos de cáncer de páncreas en ratones. Eligieron el cáncer de páncreas porque es muy difícil de tratar y esperaban demostrar que su implante tumoral radiactivo producía efectos sinérgicos con la quimioterapia que no se producían con la radioterapia de duración relativamente corta.
Los investigadores probaron su enfoque en ratones con cáncer justo debajo de la piel causado por varias mutaciones que se sabe que ocurren en el cáncer de páncreas. También lo probaron en ratones con tumores en el páncreas, que son mucho más difíciles de tratar.
En general, las pruebas mostraron una tasa de respuesta del 100 % en todos los modelos, con tumores completamente eliminados en aproximadamente el 80 % de los casos en tres cuartas partes de los modelos. Las pruebas tampoco revelaron efectos secundarios inmediatamente obvios más allá de la quimioterapia sola.
"Creemos que la radiación constante permite que los medicamentos interactúen más fuertemente con sus efectos que la terapia de radiación externa", dijo Schaal. "Esto nos lleva a creer que este enfoque en realidad puede funcionar mejor que la radioterapia de haz externo para muchos otros tipos de cáncer".
Sin embargo, el enfoque aún se encuentra en etapas preclínicas tempranas y no estará disponible para uso humano en un futuro previsible. Los investigadores dicen que su próximo paso son grandes estudios en animales en los que tendrán que demostrar que la técnica se puede realizar con precisión utilizando herramientas clínicas existentes y técnicas de endoscopia en las que los médicos ya están capacitados. Si tienen éxito, apuntarán a un ensayo clínico de fase 1 en humanos.
"Mi laboratorio ha estado trabajando en el desarrollo de nuevos tratamientos contra el cáncer durante casi 20 años, y este trabajo es quizás el más emocionante que hayamos realizado en términos de su impacto potencial, ya que el cáncer de páncreas en etapa avanzada es imposible de tratar e invariablemente es fatal". " dijo Chilkoti. "Los pacientes con cáncer de páncreas merecen mejores opciones de tratamiento que las disponibles actualmente, y estoy comprometido a llevar esto a la clínica".
Fuente:
Referencia:
Schaal, JL y col. (2022) Braquiterapia a través de un depósito de 131I unido a biopolímero sinérgico con nanopartículas de paclitaxel en tumores pancreáticos resistentes a la terapia. Ingeniería biomédica natural. doi.org/10.1038/s41551-022-00949-4.
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