A Duke orvosbiológiai mérnökei kétirányú megközelítést dolgoznak ki a hasnyálmirigyrák kezelésére

A Duke orvosbiológiai mérnökei kétirányú megközelítést dolgoznak ki a hasnyálmirigyrák kezelésére

A Duke Egyetem orvosbiológiai mérnökei bemutatták a hasnyálmirigyrák leghatékonyabb kezelését, amelyet egérmodelleken valaha is bemutattak. Míg a legtöbb egérkísérlet a növekedés egyszerű megállítását tartja sikernek, az új kezelés az egerek 80%-ánál teljesen megszüntette a daganatokat számos modelltípusban, beleértve azokat is, amelyeket a legnehezebben kezelhetőnek tartottak.

A megközelítés ötvözi a hagyományos kemoterápiás gyógyszereket a tumor besugárzásának új módszerével. Ahelyett, hogy az egészséges szöveten áthaladó külső nyalábból sugározna, a kezelés során a radioaktív jód-131-et közvetlenül a daganatba ültetik be egy gélszerű raktárba, amely megvédi az egészséges szöveteket, és a sugárzás elmúltával a szervezet elnyeli.

Az eredmények október 19-én jelennek meg online a Nature Biomedical Engineering folyóiratban.

"Több mint 1100 kezelést tanulmányoztunk preklinikai modelleken, és soha nem találtunk olyan eredményt, ahol a daganatok összezsugorodtak és eltűntek, mint mi" - mondta Jeff Schaal, aki doktori munkája során Ashutosh Chilkoti, Alan L. Kaganov orvosbiológiai mérnöki professzor, a Duke laboratóriumában végezte a kutatást. „Ha az irodalom többi része azt mondja, hogy amit látunk, az nem történik meg, akkor tudtuk, hogy valami rendkívül érdekes dolog van.”

Bár a hasnyálmirigyrák az összes rákos esetnek csak 3,2%-át teszi ki, ez a harmadik vezető oka a rákkal összefüggő halálozásnak. Nagyon nehéz kezelni, mert daganatai hajlamosak agresszív genetikai mutációk kialakulására, amelyek sok gyógyszerrel szemben rezisztenssé teszik, és jellemzően nagyon későn diagnosztizálják, amikor már átterjedt a szervezet más részeire.

A jelenlegi vezető kezelés a kemoterápiát, amely a sejteket hosszabb ideig sugárérzékeny reproduktív állapotban tartja, a daganatra irányított sugárnyalábbal kombinálja. Ez a megközelítés azonban hatástalan, hacsak egy bizonyos sugárzási küszöb nem éri el a daganatot. A sugárnyalábok alakítása és irányítása terén a közelmúltban elért előrelépések ellenére pedig nagyon nehéz elérni ezt a küszöböt anélkül, hogy komoly mellékhatásokat kockáztatna.

Egy másik módszer, amellyel a kutatók próbálkoztak, az, hogy titánba burkolt radioaktív mintát közvetlenül a daganatba ültetnek be. Mivel azonban a titán minden sugárzást blokkol, kivéve a gamma-sugarakat, amelyek messze a daganaton kívülre terjednek, ezért csak rövid ideig maradhat a szervezetben, mielőtt a környező szövetek károsodása érvénytelenné teszi célját.

„Jelenleg nincs jó módszer a hasnyálmirigyrák kezelésére” – mondta Schaal, aki jelenleg az észak-karolinai Durhamben működő Cereius, Inc. biotechnológiai startup kutatási igazgatója, amely a célzott radionuklidterápia más technológiai rendszerrel történő kereskedelmi forgalomba hozatalán dolgozik.

A problémák megkerülése érdekében Schaal úgy döntött, hogy kipróbál egy hasonló beültetési módszert egy elasztinszerű polipeptidekből (ELP-kből) készült anyag felhasználásával, amelyek aminosavak szintetikus láncai, amelyek egymáshoz kötődnek, és testreszabott tulajdonságokkal rendelkező gélszerű anyagot képeznek. Mivel a Chilkoti labor fókuszában az ELP-k állnak, kollégáival ki tudtak fejleszteni egy olyan szállítási rendszert, amely jól illeszkedik ehhez a feladathoz.

Az ELP-k szobahőmérsékleten folyékony állapotban léteznek, de a melegebb emberi testben stabil gélszerű anyagot képeznek. Amikor az ELP-ket radioaktív elemmel együtt egy daganatba fecskendezik, egy kis raktárt képeznek, amely radioaktív atomokat zár be. Ebben az esetben a kutatók a jód-131-et, a jód radioaktív izotópját választották, mivel az orvosok évtizedek óta általánosan alkalmazzák az orvosi kezelésekben, és biológiai hatásai jól ismertek.

Az ELP depó körülveszi a jód-131-et, és megakadályozza, hogy a szervezetbe szivárogjon. A jód-131 béta-sugárzást bocsát ki, amely áthatol a biogélen, és szinte teljes energiáját a daganatba bocsátja anélkül, hogy elérné a környező szöveteket. Idővel az ELP depó aminosav komponensekre bomlik, és felszívódik a szervezetben -; de nem azelőtt, hogy a jód-131 ártalmatlan xenon formává bomlott volna.

A béta-sugárzás az ELP biogél stabilitását is javítja. Ez segít a depónak tovább működni, és csak akkor omlik össze, ha a sugárzás elfogy."

Jeff Schaal, a Cereius, Inc. kutatási igazgatója.

Az új munkában Schaal és munkatársai a Chilkoti laboratóriumban tesztelték az új kezelést a paklitaxellel, amely egy gyakran használt kemoterápiás gyógyszer a hasnyálmirigyrák különböző egérmodelljei kezelésére. Azért választották a hasnyálmirigyrákot, mert köztudottan nehéz kezelni, és abban reménykedtek, hogy bebizonyítják, hogy radioaktív tumorimplantátumuk olyan szinergikus hatásokat vált ki a kemoterápiával, ami nem fordult elő viszonylag rövid életű sugárkezelésnél.

A kutatók a hasnyálmirigyrákban előforduló különböző mutációk által okozott rákos egereken tesztelték megközelítésüket. Kipróbálták hasnyálmirigy-daganatos egereken is, amelyeket sokkal nehezebb kezelni.

Összességében a tesztelés 100%-os válaszarányt mutatott az összes modellben, és a daganatok az esetek körülbelül 80%-ában teljesen megszűntek a modellek háromnegyedében. A tesztek nem mutattak ki azonnal nyilvánvaló mellékhatásokat a kemoterápián kívül.

"Úgy gondoljuk, hogy az állandó sugárzás lehetővé teszi, hogy a gyógyszerek erősebb kölcsönhatásba lépjenek a hatásukkal, mint a külső sugárterápia lehetővé teszi" - mondta Schaal. "Ez arra késztet bennünket, hogy azt higgyük, hogy ez a megközelítés valóban jobban működik, mint a külső sugárterápia sok más típusú rák esetében."

A megközelítés azonban még korai preklinikai stádiumban van, és a belátható jövőben nem lesz elérhető emberi használatra. A kutatók azt mondják, hogy a következő lépésük a nagyméretű állatkísérletek, amelyek során be kell mutatniuk, hogy a technika pontosan végrehajtható a meglévő klinikai eszközök és endoszkópos technikák használatával, amelyekben az orvosok már képzettek. Ha ez sikerül, egy 1. fázisú klinikai vizsgálatot céloznak meg embereken.

"Laboratóriumom közel 20 éve dolgozik új rákkezelések kifejlesztésén, és ez a munka talán a legizgalmasabb, amit valaha is végeztünk a lehetséges hatásait tekintve, mivel a késői stádiumú hasnyálmirigyrákot nem lehet kezelni, és mindig végzetes." " - mondta Chilkoti. "A hasnyálmirigyrákos betegek a jelenleg elérhetőnél jobb kezelési lehetőségeket érdemelnek, és elkötelezett vagyok amellett, hogy ezt a klinikán is eljussam."

Forrás:

Duke Egyetem

Referencia:

Schaal, JL és mtsai. (2022) Brachyterápia biopolimerhez kötött 131I depón keresztül nanorészecskés paklitaxellel szinergizált terápiarezisztens hasnyálmirigydaganatokban. Természetes orvosbiológiai technika. doi.org/10.1038/s41551-022-00949-4.

.