Les ingénieurs biomédicaux de Duke développent une approche à deux volets pour traiter le cancer du pancréas

Les ingénieurs biomédicaux de Duke développent une approche à deux volets pour traiter le cancer du pancréas

Les ingénieurs biomédicaux de l'Université Duke ont démontré le traitement le plus efficace contre le cancer du pancréas jamais démontré sur des modèles murins. Alors que la plupart des expériences sur les souris considèrent le simple arrêt de la croissance comme un succès, le nouveau traitement a complètement éliminé les tumeurs chez 80 % des souris dans plusieurs types de modèles, y compris ceux considérés comme les plus difficiles à traiter.

L'approche combine des médicaments de chimiothérapie traditionnels avec une nouvelle méthode d'irradiation de la tumeur. Au lieu de délivrer un rayonnement provenant d'un faisceau externe qui traverse les tissus sains, le traitement implante de l'iode 131 radioactif directement dans la tumeur dans un dépôt semblable à un gel qui protège les tissus sains et est absorbé par le corps une fois le rayonnement dissipé.

Les résultats apparaissent en ligne le 19 octobre dans la revue Nature Biomedical Engineering.

"Nous avons étudié plus de 1 100 traitements dans des modèles précliniques et n'avons jamais trouvé de résultats dans lesquels les tumeurs rétrécissaient et disparaissaient comme nous l'avons fait", a déclaré Jeff Schaal, qui a mené la recherche au cours de ses travaux de doctorat dans le laboratoire d'Ashutosh Chilkoti, professeur émérite Alan L. Kaganov de génie biomédical à Duke. « Si le reste de la littérature dit que ce que nous voyons ne se produit pas, alors nous savions que nous avions quelque chose d’extrêmement intéressant. »

Bien que le cancer du pancréas ne représente que 3,2 % de tous les cas de cancer, il constitue la troisième cause de décès par cancer. Il est très difficile à traiter car ses tumeurs ont tendance à développer des mutations génétiques agressives qui le rendent résistant à de nombreux médicaments, et il est généralement diagnostiqué très tard, lorsqu'il s'est déjà propagé à d'autres endroits du corps.

Le traitement actuel combine la chimiothérapie, qui maintient les cellules dans un état reproducteur radiosensible pendant une période prolongée, avec un faisceau de rayonnement dirigé vers la tumeur. Cependant, cette approche est inefficace à moins qu’un certain seuil de rayonnement n’atteigne la tumeur. Et malgré les progrès récents dans la mise en forme et la direction des faisceaux de rayonnement, il est très difficile d’atteindre ce seuil sans risquer de graves effets secondaires.

Une autre méthode que les chercheurs ont essayée consiste à implanter un échantillon radioactif enveloppé de titane directement dans la tumeur. Cependant, comme le titane bloque tous les rayonnements, à l'exception des rayons gamma, qui se propagent loin de la tumeur, il ne peut rester dans le corps que pendant une courte période avant que les dommages causés aux tissus environnants n'annulent son objectif.

"À l'heure actuelle, il n'existe tout simplement pas de bon moyen de traiter le cancer du pancréas", a déclaré Schaal, qui est maintenant directeur de recherche chez Cereius, Inc., une startup de biotechnologie à Durham, en Caroline du Nord, qui travaille à commercialiser une thérapie radionucléide ciblée grâce à un régime technologique différent.

Pour contourner ces problèmes, Schaal a décidé d'essayer une méthode d'implantation similaire utilisant une substance fabriquée à partir de polypeptides de type élastine (ELP), qui sont des chaînes synthétiques d'acides aminés liées entre elles pour former une substance semblable à un gel aux propriétés adaptées. Les PEL étant au centre des préoccupations du laboratoire Chilkoti, lui et ses collègues ont pu développer un système de distribution bien adapté à cette tâche.

Les PEL existent à l’état liquide à température ambiante, mais forment une substance stable semblable à un gel dans le corps humain plus chaud. Lorsque les PEL sont injectés dans une tumeur avec un élément radioactif, ils forment un petit dépôt renfermant des atomes radioactifs. Dans ce cas, les chercheurs ont choisi d’utiliser l’iode 131, un isotope radioactif de l’iode, car les médecins l’utilisent couramment dans les traitements médicaux depuis des décennies et ses effets biologiques sont bien connus.

Le dépôt PEL entoure l’iode 131 et l’empêche de s’infiltrer dans l’organisme. L'iode 131 émet un rayonnement bêta qui pénètre dans le biogel et libère la quasi-totalité de son énergie dans la tumeur sans atteindre les tissus environnants. Au fil du temps, le dépôt ELP se décompose en ses composants d'acides aminés et est absorbé par le corps - ; mais pas avant que l'iode 131 ne se soit transformé en une forme inoffensive de xénon.

Le rayonnement bêta améliore également la stabilité du biogel ELP. Cela permet au dépôt de durer plus longtemps et de ne s’effondrer que lorsque les radiations sont épuisées.

Jeff Schaal, directeur de recherche chez Cereius, Inc.

Dans le nouveau travail, Schaal et ses collaborateurs du laboratoire Chilkoti ont testé le nouveau traitement aux côtés du paclitaxel, un médicament de chimiothérapie couramment utilisé pour traiter divers modèles murins de cancer du pancréas. Ils ont choisi le cancer du pancréas parce qu'il est notoirement difficile à traiter et espéraient montrer que leur implant tumoral radioactif produisait des effets synergiques avec la chimiothérapie qui ne se produisaient pas avec une radiothérapie de relativement courte durée.

Les chercheurs ont testé leur approche sur des souris atteintes d'un cancer juste sous la peau causé par diverses mutations connues pour se produire dans le cancer du pancréas. Ils l’ont également testé sur des souris atteintes de tumeurs au pancréas, beaucoup plus difficiles à traiter.

Dans l’ensemble, les tests ont montré un taux de réponse de 100 % dans tous les modèles, les tumeurs étant complètement éliminées dans environ 80 % des cas dans les trois quarts des modèles. Les tests n’ont également révélé aucun effet secondaire immédiatement évident au-delà de la chimiothérapie seule.

"Nous pensons qu'un rayonnement constant permet aux médicaments d'interagir plus fortement avec leurs effets que ne le permet la radiothérapie externe", a déclaré Schaal. "Cela nous amène à croire que cette approche pourrait en fait être plus efficace que la radiothérapie externe pour de nombreux autres types de cancer."

Cependant, cette approche en est encore à ses premiers stades précliniques et ne sera pas disponible pour une utilisation humaine dans un avenir prévisible. Les chercheurs affirment que la prochaine étape consistera en des études sur de grands animaux dans lesquelles ils devront montrer que la technique peut être réalisée avec précision en utilisant les outils cliniques existants et les techniques d'endoscopie dans lesquelles les médecins sont déjà formés. En cas de succès, ils viseront un essai clinique de phase 1 sur des humains.

"Mon laboratoire travaille au développement de nouveaux traitements contre le cancer depuis près de 20 ans, et ce travail est peut-être le plus passionnant que nous ayons jamais réalisé en termes d'impact potentiel, car le cancer du pancréas à un stade avancé est impossible à traiter et est invariablement mortel." " a déclaré Chilkoti. " Les patients atteints d'un cancer du pancréas méritent de meilleures options de traitement que celles actuellement disponibles, et je m'engage à apporter cela à la clinique.

Source:

Université Duke

Référence:

Schaal, JL et coll. (2022) Curiethérapie via un dépôt de 131I lié à un biopolymère en synergie avec du paclitaxel nanoparticulaire dans les tumeurs pancréatiques résistantes au traitement. Génie biomédical naturel. est ce que je.org/10.1038/s41551-022-00949-4.

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