Duken biolääketieteen insinöörit kehittävät kaksitahoista lähestymistapaa haimasyövän hoitoon

Duken biolääketieteen insinöörit kehittävät kaksitahoista lähestymistapaa haimasyövän hoitoon

Duke-yliopiston biolääketieteen insinöörit ovat osoittaneet tehokkaimman hoidon haimasyöpään, jota on koskaan osoitettu hiirimalleilla. Vaikka useimmat hiirikokeet katsovat yksinkertaisesti kasvun pysäyttämisen onnistuneeksi, uusi hoito eliminoi kasvaimet kokonaan 80 prosentissa hiiristä useissa mallityypeissä, mukaan lukien vaikeimmin hoidettavissa olevat.

Lähestymistapa yhdistää perinteiset kemoterapialääkkeet uuteen menetelmään kasvaimen säteilyttämiseksi. Sen sijaan, että säteily saataisiin ulkoisesta säteestä, joka kulkee terveen kudoksen läpi, hoito implantoi radioaktiivista jodi-131:tä suoraan kasvaimeen geelimäisessä varastossa, joka suojaa tervettä kudosta ja imeytyy elimistöön säteilyn loppumisen jälkeen.

Tulokset näkyvät verkossa 19. lokakuuta Nature Biomedical Engineering -lehdessä.

"Tutkimme yli 1 100 hoitoa prekliinisissä malleissa, emmekä koskaan löytäneet tuloksia, joissa kasvaimet kutistuvat ja katosivat kuten me", sanoi Jeff Schaal, joka suoritti tutkimusta tohtorityönsä aikana Duken biolääketieteen tekniikan ansioituneen professorin Alan L. Kaganovin laboratoriossa. "Jos muu kirjallisuus sanoo, että se, mitä näemme, ei tapahdu, tiesimme, että meillä oli jotain erittäin mielenkiintoista."

Vaikka haimasyöpä muodostaa vain 3,2 % kaikista syöpätapauksista, se on kolmanneksi yleisin syöpään liittyvien kuolemien syy. Sitä on erittäin vaikea hoitaa, koska sen kasvaimissa on taipumus kehittää aggressiivisia geneettisiä mutaatioita, jotka tekevät siitä resistentin monille lääkkeille, ja se diagnosoidaan tyypillisesti hyvin myöhään, kun se on jo levinnyt muualle kehossa.

Nykyisessä johtavassa hoidossa yhdistyvät kemoterapia, joka pitää solut säteilyherkissä lisääntymistilassa pidemmän aikaa, kasvaimeen suunnatulla säteilysäteellä. Tämä lähestymistapa on kuitenkin tehoton, ellei tietty säteilykynnys saavuta kasvainta. Ja huolimatta viimeaikaisista edistysaskeleista säteilysäteiden muotoilussa ja ohjaamisessa, tätä kynnystä on erittäin vaikea saavuttaa vaarantamatta vakavia sivuvaikutuksia.

Toinen menetelmä, jota tutkijat ovat yrittäneet, on implantoida titaaniin koteloitu radioaktiivinen näyte suoraan kasvaimeen. Koska titaani kuitenkin estää kaiken säteilyn paitsi gammasäteet, jotka kulkevat kauas kasvaimen ulkopuolelle, se voi jäädä kehoon vain lyhyen aikaa, ennen kuin ympäröivän kudoksen vaurio tekee sen tarkoituksen.

"Tällä hetkellä ei vain ole hyvää tapaa hoitaa haimasyöpää", sanoi Schaal, joka on nyt tutkimusjohtaja Cereius Inc:ssä, bioteknologian startupissa Durhamissa, Pohjois-Carolinassa, joka pyrkii kaupallistamaan kohdennettua radionuklidihoitoa eri teknologian avulla.

Näiden ongelmien kiertämiseksi Schaal päätti kokeilla samanlaista implantointimenetelmää käyttämällä ainetta, joka on valmistettu elastiinin kaltaisista polypeptideistä (ELP), jotka ovat synteettisiä aminohappoketjuja, jotka on sidottu yhteen muodostaen geelimäisen aineen, jolla on räätälöidyt ominaisuudet. Koska ELP:t ovat Chilkotin laboratorion painopiste, hän ja kollegat pystyivät kehittämään tähän tehtävään hyvin sopivan jakelujärjestelmän.

ELP:t ovat nestemäisessä tilassa huoneenlämpötilassa, mutta muodostavat vakaan geelimäisen aineen lämpimämmässä ihmiskehossa. Kun ELP:t ruiskutetaan kasvaimeen radioaktiivisen elementin kanssa, ne muodostavat pienen varaston, joka sulkee sisäänsä radioaktiivisia atomeja. Tässä tapauksessa tutkijat päättivät käyttää jodi-131:tä, jodin radioaktiivista isotooppia, koska lääkärit ovat käyttäneet sitä yleisesti lääkehoidoissa vuosikymmeniä ja sen biologiset vaikutukset ovat hyvin tiedossa.

ELP-varasto ympäröi jodi-131:tä ja estää sitä vuotamasta kehoon. Jodi-131 säteilee beetasäteilyä, joka tunkeutuu biogeelin läpi ja vapauttaa lähes kaiken energiansa kasvaimeen ulottumatta ympäröivään kudokseen. Ajan myötä ELP-varasto hajoaa aminohappokomponentteihinsa ja imeytyy elimistöön -; mutta ei ennen kuin jodi-131 on hajonnut vaarattomaksi ksenoniksi.

Beetasäteily parantaa myös ELP-biogeelin stabiilisuutta. Tämä auttaa varastoa kestämään pidempään ja romahtaa vasta, kun säteily on käytetty loppuun."

Jeff Schaal, Cereius, Inc:n tutkimusjohtaja.

Uudessa työssä Schaal ja hänen yhteistyökumppaninsa Chilkotin laboratoriossa testasivat uutta hoitoa yhdessä paklitakselin kanssa, yleisesti käytetyn kemoterapialääkkeen haimasyövän erilaisten hiirimallien hoitoon. He valitsivat haimasyövän, koska sitä on tunnetusti vaikea hoitaa, ja toivoivat osoittavansa, että heidän radioaktiivinen kasvainimplantti tuotti synergistisiä vaikutuksia kemoterapian kanssa, joita ei ilmennyt suhteellisen lyhytaikaisessa sädehoidossa.

Tutkijat testasivat lähestymistapaansa hiirillä, joilla oli syöpä juuri ihon alla, johtuen erilaisista haimasyövässä esiintyvistä mutaatioista. He testasivat sitä myös hiirillä, joilla oli kasvaimia haimassa, joita on paljon vaikeampi hoitaa.

Kaiken kaikkiaan testaus osoitti 100 %:n vasteprosentin kaikissa malleissa, ja kasvaimet eliminoituivat kokonaan noin 80 %:ssa tapauksista kolmessa neljäsosassa malleista. Testit eivät myöskään paljastaneet välittömästi ilmeisiä sivuvaikutuksia pelkän kemoterapian lisäksi.

"Uskomme, että jatkuva säteily antaa lääkkeiden vuorovaikutuksen voimakkaammin vaikutustensa kanssa kuin ulkoinen sädehoito sallii", Schaal sanoi. "Tämä saa meidät uskomaan, että tämä lähestymistapa voi itse asiassa toimia paremmin kuin ulkoinen sädehoito monien muiden syöpien hoidossa."

Lähestymistapa on kuitenkin vielä varhaisessa prekliinisessä vaiheessa, eikä sitä ole saatavilla ihmisten käyttöön lähitulevaisuudessa. Tutkijat sanovat, että heidän seuraava askeleensa on suuret eläintutkimukset, joissa heidän on osoitettava, että tekniikka voidaan suorittaa tarkasti olemassa olevilla kliinisillä työkaluilla ja endoskopiatekniikoilla, joihin lääkärit ovat jo koulutettuja. Jos se onnistuu, he tähtäävät vaiheen 1 kliiniseen kokeeseen ihmisillä.

"Laboratoriossani on kehitetty uusia syöpähoitoja lähes 20 vuotta, ja tämä työ on ehkä jännittävin, mitä olemme koskaan tehneet mahdollisten vaikutustensa kannalta, koska myöhäisvaiheen haimasyöpä on mahdoton hoitaa ja se on poikkeuksetta kohtalokas." " sanoi Chilkoti. "Potilaat, joilla on haimasyöpä, ansaitsevat parempia hoitovaihtoehtoja kuin tällä hetkellä ovat saatavilla, ja olen sitoutunut tuomaan tämän klinikalle."

Lähde:

Duken yliopisto

Viite:

Schaal, JL, et ai. (2022) Brakyterapia biopolymeeriin sitoutuneen 131I:n varaston kautta synergisoituneena nanopartikkelipaklitakselin kanssa terapiaresistenteissä haimakasvaimissa. Luonnollinen biolääketieteen tekniikka. doi.org/10.1038/s41551-022-00949-4.

.