Inginerii biomedicali Duke dezvoltă o abordare în două direcții pentru tratarea cancerului pancreatic

Inginerii biomedicali Duke dezvoltă o abordare în două direcții pentru tratarea cancerului pancreatic

Inginerii biomedici de la Universitatea Duke au demonstrat cel mai eficient tratament pentru cancerul pancreatic demonstrat vreodată pe modele de șoarece. În timp ce majoritatea experimentelor cu șoareci consideră că oprirea creșterii este un succes, noul tratament a eliminat complet tumorile la 80% dintre șoareci din mai multe tipuri de modele, inclusiv cele considerate cele mai dificil de tratat.

Abordarea combină medicamentele tradiționale de chimioterapie cu o nouă metodă de iradiere a tumorii. În loc să furnizeze radiații de la un fascicul extern care călătorește prin țesutul sănătos, tratamentul implantează iod radioactiv-131 direct în tumoare într-un depozit asemănător unui gel care protejează țesutul sănătos și este absorbit de organism după ce radiația a dispărut.

Rezultatele apar online pe 19 octombrie în revista Nature Biomedical Engineering.

„Am studiat peste 1.100 de tratamente în modele preclinice și nu am găsit niciodată rezultate în care tumorile s-au micșorat și au dispărut așa cum am făcut noi”, a spus Jeff Schaal, care a efectuat cercetarea în timpul lucrării sale de doctorat în laboratorul lui Ashutosh Chilkoti, profesor de inginerie biomedicală Alan L. Kaganov la Duke. „Dacă restul literaturii spune că ceea ce vedem nu se întâmplă, atunci știam că avem ceva extrem de interesant.”

Deși cancerul pancreatic reprezintă doar 3,2% din toate cazurile de cancer, este a treia cauză de deces cauzat de cancer. Este foarte dificil de tratat, deoarece tumorile sale tind să dezvolte mutații genetice agresive care o fac rezistentă la multe medicamente și, de obicei, este diagnosticată foarte târziu, când s-a răspândit deja în alte locuri ale corpului.

Tratamentul de vârf actual combină chimioterapia, care menține celulele într-o stare de reproducere radiosensibilă pentru o perioadă lungă de timp, cu un fascicul de radiații îndreptat către tumoră. Cu toate acestea, această abordare este ineficientă decât dacă un anumit prag de radiație atinge tumora. Și în ciuda progreselor recente în modelarea și direcționarea fasciculelor de radiații, este foarte dificil să se atingă acest prag fără a risca efecte secundare grave.

O altă metodă pe care au încercat-o cercetătorii este să implanteze o probă radioactivă învelită în titan direct în tumoră. Cu toate acestea, deoarece titanul blochează toate radiațiile, cu excepția razelor gamma, care călătoresc departe în afara tumorii, acesta poate rămâne în organism doar pentru o perioadă scurtă de timp înainte ca deteriorarea țesutului înconjurător să-și anuleze scopul.

„În acest moment, pur și simplu nu există o modalitate bună de a trata cancerul pancreatic”, a spus Schaal, care este acum director de cercetare la Cereius, Inc., un startup de biotehnologie din Durham, Carolina de Nord, care lucrează la comercializarea terapiei cu radionuclizi țintiți printr-un regim tehnologic diferit.

Pentru a rezolva aceste probleme, Schaal a decis să încerce o metodă similară de implantare folosind o substanță făcută din polipeptide asemănătoare elastinei (ELP), care sunt lanțuri sintetice de aminoacizi legați împreună pentru a forma o substanță asemănătoare gelului cu proprietăți adaptate. Deoarece ELP-urile sunt un punct central al laboratorului Chilkoti, el și colegii au reușit să dezvolte un sistem de livrare bine adaptat acestei sarcini.

ELP-urile există în stare lichidă la temperatura camerei, dar formează o substanță stabilă asemănătoare gelului în corpul uman mai cald. Când ELP-urile sunt injectate într-o tumoare împreună cu un element radioactiv, ele formează un mic depozit care cuprinde atomii radioactivi. În acest caz, cercetătorii au ales să folosească iodul-131, un izotop radioactiv al iodului, deoarece medicii l-au folosit în mod obișnuit în tratamentele medicale de zeci de ani și efectele sale biologice sunt binecunoscute.

Depozitul ELP înconjoară iodul-131 și împiedică scurgerea acestuia în organism. Iodul-131 emite radiații beta care pătrunde în biogel și eliberează aproape toată energia sa în tumoră fără a ajunge la țesutul din jur. În timp, depozitul ELP se descompune în componentele sale de aminoacizi și este absorbit de organism -; dar nu înainte ca iodul-131 să se descompună într-o formă inofensivă de xenon.

Radiația beta îmbunătățește, de asemenea, stabilitatea biogelului ELP. Acest lucru ajută depozitul să dureze mai mult și se prăbușește numai atunci când radiația a fost epuizată.”

Jeff Schaal, director de cercetare la Cereius, Inc.

În noua lucrare, Schaal și colaboratorii săi din laboratorul Chilkoti au testat noul tratament alături de paclitaxel, un medicament utilizat în mod obișnuit pentru chimioterapie pentru a trata diferite modele de șoarece de cancer pancreatic. Ei au ales cancerul pancreatic pentru că este notoriu de dificil de tratat și au sperat să arate că implantul lor tumoral radioactiv a produs efecte sinergice cu chimioterapia care nu au avut loc în cazul radioterapiei de scurtă durată.

Cercetătorii și-au testat abordarea pe șoareci cu cancer chiar sub piele cauzat de diferite mutații despre care se știe că apar în cancerul pancreatic. De asemenea, l-au testat pe șoareci cu tumori în pancreas, care sunt mult mai greu de tratat.

În general, testarea a arătat o rată de răspuns de 100% la toate modelele, tumorile fiind complet eliminate în aproximativ 80% din cazuri în trei sferturi din modele. De asemenea, testele nu au evidențiat efecte secundare imediat evidente în afară de chimioterapie.

„Noi credem că radiația constantă permite medicamentelor să interacționeze mai puternic cu efectele lor decât permite radioterapia externă”, a spus Schaal. „Acest lucru ne face să credem că această abordare poate funcționa de fapt mai bine decât radioterapia cu fascicul extern pentru multe alte tipuri de cancer.”

Cu toate acestea, abordarea este încă în stadii preclinice incipiente și nu va fi disponibilă pentru uz uman în viitorul apropiat. Cercetătorii spun că următorul lor pas sunt studiile pe animale mari, în care vor trebui să demonstreze că tehnica poate fi efectuată cu acuratețe folosind instrumente clinice existente și tehnici de endoscopie în care medicii sunt deja instruiți.

„Laboratorul meu a lucrat la dezvoltarea de noi tratamente pentru cancer de aproape 20 de ani, iar această activitate este poate cea mai interesantă pe care am făcut-o vreodată în ceea ce privește impactul său potențial, deoarece cancerul pancreatic în stadiu avansat este imposibil de tratat și este invariabil fatal.” „, a spus Chilkoti. „Pacienții cu cancer pancreatic merită opțiuni de tratament mai bune decât sunt disponibile în prezent și mă angajez să aduc acest lucru în clinică”.

Sursă:

Universitatea Duke

Referinţă:

Schaal, JL, şi colab. (2022) Brahiterapie prin intermediul unui depozit de 131I legat de biopolimer sinergizat cu paclitaxel nanoparticule în tumorile pancreatice rezistente la terapie. Inginerie biomedicală naturală. doi.org/10.1038/s41551-022-00949-4.

.