Duke'i biomeditsiiniinsenerid töötavad välja kahesuunalist lähenemisviisi kõhunäärmevähi ravimiseks

Duke'i biomeditsiiniinsenerid töötavad välja kahesuunalist lähenemisviisi kõhunäärmevähi ravimiseks

Duke'i ülikooli biomeditsiiniinsenerid on näidanud kõige tõhusamat kõhunäärmevähi ravi, mida hiiremudelites on kunagi näidatud. Kui enamiku hiirtega tehtud katsete puhul peetakse lihtsalt kasvu peatamist edukaks, siis uus ravi kõrvaldas kasvajad täielikult 80% hiirtel mitmes mudelitüübis, sealhulgas nendes, mida peeti kõige raskemini ravitavaks.

See lähenemisviis ühendab traditsioonilised keemiaravi ravimid uue kasvaja kiiritamise meetodiga. Selle asemel, et edastada kiirgust välisest kiirest, mis liigub läbi tervete kudede, implanteeritakse ravi käigus radioaktiivne jood-131 otse kasvajasse geelitaolises depoos, mis kaitseb terveid kudesid ja imendub kehasse pärast kiirguse lõppemist.

Tulemused ilmuvad veebis 19. oktoobril ajakirjas Nature Biomedical Engineering.

"Uurisime üle 1100 ravimeetodi prekliinilistes mudelites ja ei leidnud kunagi tulemusi, kus kasvajad kahanesid ja kadusid nagu meie," ütles Jeff Schaal, kes viis uuringu läbi oma doktoritöö ajal Duke'i biomeditsiinitehnika professori Alan L. Kaganovi laboris Ashutosh Chilkoti. "Kui ülejäänud kirjandus ütleb, et see, mida me näeme, ei juhtu, siis teadsime, et meil on midagi väga huvitavat."

Kuigi kõhunäärmevähk moodustab vaid 3,2% kõigist vähijuhtudest, on see vähiga seotud surmajuhtumite hulgas kolmas peamine põhjus. Seda on väga raske ravida, kuna selle kasvajad kipuvad arendama agressiivseid geneetilisi mutatsioone, mis muudavad selle paljude ravimite suhtes resistentseks, ja tavaliselt diagnoositakse see väga hilja, kui see on juba levinud mujale kehas.

Praegune juhtiv ravimeetod ühendab keemiaravi, mis hoiab rakud radiotundlikus paljunemisseisundis pikema aja jooksul, kasvajale suunatud kiirgusega. See lähenemine on aga ebaefektiivne, välja arvatud juhul, kui kasvajani jõuab teatud kiirguslävi. Ja vaatamata hiljutistele edusammudele kiirguskiirte kujundamisel ja suunamisel, on seda lävendit väga raske saavutada ilma tõsiste kõrvalmõjudega riskimata.

Teine meetod, mida teadlased on proovinud, on implanteerida titaaniga ümbritsetud radioaktiivne proov otse kasvajasse. Kuid kuna titaan blokeerib kogu kiirguse, välja arvatud gammakiirgus, mis levib kaugele kasvajast väljapoole, võib see kehas püsida vaid lühikest aega, enne kui ümbritsevate kudede kahjustus selle eesmärgi tühistab.

"Praegu pole pankreasevähi raviks head viisi," ütles Schaal, kes on praegu Põhja-Carolinas Durhamis asuva biotehnoloogia käivitusettevõtte Cereius, Inc. teadusuuringute direktor, mis tegeleb sihipärase radionukliidravi turustamiseks erineva tehnoloogilise režiimi abil.

Nendest probleemidest ülesaamiseks otsustas Schaal proovida sarnast implanteerimismeetodit, kasutades ainet, mis on valmistatud elastiinitaolistest polüpeptiididest (ELP), mis on sünteetilised aminohapete ahelad, mis on omavahel seotud, et moodustada kohandatud omadustega geelitaoline aine. Kuna Chilkoti labori fookuses on ELP-d, suutis ta koos kolleegidega välja töötada selle ülesande jaoks hästi sobiva kohaletoimetamissüsteemi.

ELP-d eksisteerivad toatemperatuuril vedelas olekus, kuid moodustavad soojemas inimkehas stabiilse geelitaolise aine. Kui ELP-d süstitakse kasvajasse koos radioaktiivse elemendiga, moodustavad nad väikese depoo, mis ümbritseb radioaktiivseid aatomeid. Sel juhul otsustasid teadlased kasutada jood-131, joodi radioaktiivset isotoopi, kuna arstid on seda tavaliselt meditsiinis kasutanud aastakümneid ja selle bioloogiline toime on hästi teada.

ELP depoo ümbritseb jood-131 ja takistab selle lekkimist kehasse. Jood-131 kiirgab beetakiirgust, mis tungib läbi biogeeli ja vabastab peaaegu kogu oma energia kasvajasse ilma ümbritsevasse koesse jõudmata. Aja jooksul laguneb ELP depoo oma aminohappekomponentideks ja imendub kehasse -; kuid mitte enne, kui jood-131 on lagunenud kahjutuks ksenooniks.

Beetakiirgus parandab ka ELP biogeeli stabiilsust. See aitab hoidlal kauem vastu pidada ja kukub kokku alles siis, kui kiirgus on ära kasutatud.

Jeff Schaal, Cereius, Inc. teadusdirektor.

Uues töös katsetasid Schaal ja tema kaastöötajad Chilkoti laboris uut ravi koos paklitakseeliga, mis on sageli kasutatav keemiaravi ravim kõhunäärmevähi erinevate hiiremudelite raviks. Nad valisid kõhunäärmevähi, kuna seda on kurikuulsalt raske ravida, ja lootsid näidata, et nende radioaktiivne kasvaja implantaat tekitas keemiaraviga sünergistlikke mõjusid, mida suhteliselt lühiajalise kiiritusravi korral ei esinenud.

Teadlased katsetasid oma lähenemisviisi hiirtel, kellel oli nahaalune vähk, mille põhjustasid erinevad mutatsioonid, mis teadaolevalt esinevad kõhunäärmevähi korral. Nad katsetasid seda ka hiirtel, kellel oli pankrease kasvaja, mida on palju raskem ravida.

Üldiselt näitasid testid kõigi mudelite puhul 100% ravivastuse määra, kusjuures kasvajad elimineerusid täielikult ligikaudu 80% juhtudest kolmel neljandikul mudelitest. Testid ei näidanud ka koheselt ilmseid kõrvalmõjusid peale keemiaravi.

"Usume, et pidev kiiritus võimaldab ravimitel oma mõjudega tugevamalt suhelda, kui välise kiiritusravi võimaldab," ütles Schaal. "See paneb meid uskuma, et see lähenemisviis võib paljude teiste vähitüüpide puhul tegelikult paremini toimida kui väline kiiritusravi."

See lähenemine on siiski alles varases prekliinilises staadiumis ja ei ole lähitulevikus inimestele kättesaadav. Teadlaste sõnul on nende järgmiseks sammuks suured loomkatsed, mille käigus nad peavad näitama, et tehnikat saab täpselt teostada olemasolevate kliiniliste tööriistade ja endoskoopiatehnikate abil, milleks arstid on juba koolitatud. Edu korral on nende eesmärgiks 1. faasi kliiniline uuring inimestel.

"Minu labor on töötanud uute vähiravimeetodite väljatöötamisega peaaegu 20 aastat ja see töö on võib-olla kõige põnevam, mida me selle võimaliku mõju osas kunagi teinud oleme, kuna hilises staadiumis kõhunäärmevähki on võimatu ravida ja see on alati surmav." " ütles Chilkoti. "Kõhunäärmevähiga patsiendid väärivad paremaid ravivõimalusi, kui on praegu saadaval, ja ma olen pühendunud selle kliinikusse toomisele."

Allikas:

Duke'i ülikool

Viide:

Schaal, JL jt. (2022) Brahhüteraapia biopolümeeriga seotud 131I depoo kaudu, mis on sünergiseeritud nanoosakeste paklitakseeliga raviresistentsete pankrease kasvajate korral. Looduslik biomeditsiinitehnika. doi.org/10.1038/s41551-022-00949-4.

.