Os engenheiros biomédicos da Duke estão desenvolvendo uma abordagem dupla para o tratamento do câncer de pâncreas

Os engenheiros biomédicos da Duke estão desenvolvendo uma abordagem dupla para o tratamento do câncer de pâncreas

Engenheiros biomédicos da Duke University demonstraram o tratamento mais eficaz para o câncer de pâncreas já demonstrado em modelos de camundongos. Embora a maioria dos experimentos com ratos considere que simplesmente interromper o crescimento seja um sucesso, o novo tratamento eliminou completamente os tumores em 80% dos ratos em vários tipos de modelos, incluindo aqueles considerados os mais difíceis de tratar.

A abordagem combina medicamentos quimioterápicos tradicionais com um novo método de irradiação do tumor. Em vez de fornecer radiação de um feixe externo que viaja através do tecido saudável, o tratamento implanta iodo-131 radioativo diretamente no tumor em um depósito semelhante a um gel que protege o tecido saudável e é absorvido pelo corpo após o efeito da radiação.

Os resultados aparecem online em 19 de outubro na revista Nature Biomedical Engineering.

“Estudamos mais de 1.100 tratamentos em modelos pré-clínicos e nunca encontramos resultados onde os tumores encolheram e desapareceram como fizemos”, disse Jeff Schaal, que conduziu a pesquisa durante seu trabalho de doutorado no laboratório de Ashutosh Chilkoti, o distinto professor de engenharia biomédica Alan L. Kaganov na Duke. “Se o resto da literatura diz que o que vemos não está acontecendo, então sabíamos que tínhamos algo extremamente interessante.”

Embora o cancro do pâncreas seja responsável por apenas 3,2% de todos os casos de cancro, é a terceira principal causa de morte relacionada com o cancro. É muito difícil de tratar porque seus tumores tendem a desenvolver mutações genéticas agressivas que o tornam resistente a muitos medicamentos, e normalmente é diagnosticado muito tarde, quando já se espalhou para outras partes do corpo.

O tratamento líder atual combina quimioterapia, que mantém as células em estado reprodutivo radiossensível por um longo período de tempo, com um feixe de radiação direcionado ao tumor. No entanto, esta abordagem é ineficaz, a menos que um certo limiar de radiação atinja o tumor. E apesar dos recentes avanços na formação e direcionamento dos feixes de radiação, é muito difícil atingir este limiar sem correr o risco de efeitos secundários graves.

Outro método que os pesquisadores tentaram foi implantar uma amostra radioativa envolta em titânio diretamente no tumor. No entanto, como o titânio bloqueia toda a radiação, exceto os raios gama, que viajam muito para fora do tumor, ele só pode permanecer no corpo por um curto período de tempo antes que os danos ao tecido circundante anulem a sua finalidade.

“Neste momento, simplesmente não existe uma boa maneira de tratar o cancro do pâncreas”, disse Schaal, que é agora diretor de investigação na Cereius, Inc., uma startup de biotecnologia em Durham, Carolina do Norte, que está a trabalhar para comercializar a terapia direcionada com radionuclídeos através de um regime tecnológico diferente.

Para contornar estes problemas, Schaal decidiu tentar um método de implantação semelhante, utilizando uma substância feita de polipéptidos semelhantes à elastina (ELP), que são cadeias sintéticas de aminoácidos ligadas entre si para formar uma substância semelhante a um gel com propriedades personalizadas. Como os ELPs são o foco do laboratório Chilkoti, ele e seus colegas conseguiram desenvolver um sistema de entrega adequado para esta tarefa.

Os ELPs existem no estado líquido à temperatura ambiente, mas formam uma substância estável semelhante a um gel no corpo humano mais quente. Quando os ELPs são injetados em um tumor junto com um elemento radioativo, eles formam um pequeno depósito que envolve átomos radioativos. Neste caso, os investigadores optaram por utilizar o iodo-131, um isótopo radioactivo do iodo, porque os médicos o utilizam habitualmente em tratamentos médicos há décadas e os seus efeitos biológicos são bem conhecidos.

O depósito ELP envolve o iodo-131 e evita que ele vaze para o corpo. O iodo-131 emite radiação beta que penetra no biogel e libera quase toda a sua energia no tumor sem atingir o tecido circundante. Com o tempo, o depósito ELP se decompõe em seus componentes de aminoácidos e é absorvido pelo corpo -; mas não antes de o iodo-131 se decompor em uma forma inofensiva de xenônio.

A radiação beta também melhora a estabilidade do biogel ELP. Isso ajuda o depósito a durar mais tempo e só entra em colapso quando a radiação se esgota.”

Jeff Schaal, Diretor de Pesquisa da Cereius, Inc.

No novo trabalho, Schaal e seus colaboradores no laboratório Chilkoti testaram o novo tratamento junto com o paclitaxel, um medicamento quimioterápico comumente usado para tratar vários modelos de câncer de pâncreas em ratos. Eles escolheram o câncer de pâncreas porque é notoriamente difícil de tratar e esperavam mostrar que o implante do tumor radioativo produzia efeitos sinérgicos com a quimioterapia que não ocorriam com a radioterapia de vida relativamente curta.

Os pesquisadores testaram sua abordagem em ratos com câncer logo abaixo da pele, causado por várias mutações conhecidas por ocorrerem no câncer de pâncreas. Eles também testaram o medicamento em ratos com tumores no pâncreas, que são muito mais difíceis de tratar.

No geral, os testes mostraram uma taxa de resposta de 100% em todos os modelos, com tumores completamente eliminados em aproximadamente 80% dos casos em três quartos dos modelos. Os testes também não revelaram efeitos colaterais imediatamente óbvios além da quimioterapia.

“Acreditamos que a radiação constante permite que os medicamentos interajam mais fortemente com os seus efeitos do que a radioterapia externa permite”, disse Schaal. “Isso nos leva a acreditar que esta abordagem pode realmente funcionar melhor do que a radioterapia por feixe externo para muitos outros tipos de câncer”.

No entanto, a abordagem ainda está em estágios pré-clínicos iniciais e não estará disponível para uso humano num futuro próximo. Os investigadores dizem que o próximo passo são grandes estudos em animais, nos quais terão de demonstrar que a técnica pode ser realizada com precisão utilizando ferramentas clínicas existentes e técnicas de endoscopia nas quais os médicos já estão treinados. Se forem bem-sucedidos, terão como objetivo um ensaio clínico de fase 1 em humanos.

“O meu laboratório tem trabalhado no desenvolvimento de novos tratamentos contra o cancro há quase 20 anos, e este trabalho é talvez o mais emocionante que alguma vez fizemos em termos do seu impacto potencial, uma vez que o cancro do pâncreas em fase avançada é impossível de tratar e é invariavelmente fatal.” " disse Chilkoti. "Pacientes com câncer de pâncreas merecem melhores opções de tratamento do que as disponíveis atualmente, e estou empenhado em trazer isso para a clínica."

Fonte:

Universidade Duke

Referência:

Schaal, JL, et al. (2022) Braquiterapia através de um depósito de 131I ligado a biopolímero sinergizado com nanopartículas de paclitaxel em tumores pancreáticos resistentes à terapia. Engenharia biomédica natural. doi.org/10.1038/s41551-022-00949-4.

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