Biomedicinski inženirji podjetja Duke razvijajo dvostranski pristop k zdravljenju raka trebušne slinavke

Biomedicinski inženirji podjetja Duke razvijajo dvostranski pristop k zdravljenju raka trebušne slinavke

Biomedicinski inženirji na Univerzi Duke so pokazali najučinkovitejše zdravljenje raka trebušne slinavke, ki so ga kdajkoli dokazali na modelih miši. Medtem ko večina poskusov z mišmi meni, da je preprosto zaustavitev rasti uspeh, je novo zdravljenje popolnoma odpravilo tumorje pri 80 % miši v več tipih modelov, vključno s tistimi, ki veljajo za najtežje ozdravljive.

Pristop združuje tradicionalna kemoterapevtska zdravila z novo metodo obsevanja tumorja. Namesto dovajanja sevanja iz zunanjega žarka, ki potuje skozi zdravo tkivo, zdravljenje vsadi radioaktivni jod-131 neposredno v tumor v gelu podobnem depoju, ki ščiti zdravo tkivo in ga telo absorbira, ko sevanje preneha.

Rezultati so objavljeni na spletu 19. oktobra v reviji Nature Biomedical Engineering.

"Preučevali smo več kot 1100 zdravljenj v predkliničnih modelih in nikoli nismo našli rezultatov, pri katerih bi se tumorji zmanjšali in izginili, kot smo mi," je povedal Jeff Schaal, ki je izvedel raziskavo med svojim doktorskim delom v laboratoriju Ashutosha Chilkotija, uglednega profesorja biomedicinskega inženirstva Alana L. Kaganova na univerzi Duke. "Če preostala literatura pravi, da se to, kar vidimo, ne dogaja, potem smo vedeli, da imamo nekaj izjemno zanimivega."

Čeprav rak trebušne slinavke predstavlja le 3,2 % vseh primerov raka, je tretji najpogostejši vzrok smrti zaradi raka. Zelo težko ga je zdraviti, ker njegovi tumorji nagibajo k razvoju agresivnih genetskih mutacij, zaradi katerih je odporen na številna zdravila, in ga običajno odkrijejo zelo pozno, ko se je že razširil na druga mesta v telesu.

Trenutno vodilno zdravljenje združuje kemoterapijo, ki ohranja celice v radiosenzitivnem reproduktivnem stanju za daljše časovno obdobje, z žarkom sevanja, usmerjenim na tumor. Vendar pa je ta pristop neučinkovit, razen če tumor doseže določen prag sevanja. In kljub nedavnemu napredku pri oblikovanju in usmerjanju žarkov sevanja je zelo težko doseči ta prag brez tveganja resnih stranskih učinkov.

Druga metoda, ki so jo poskusili raziskovalci, je implantacija radioaktivnega vzorca, obdanega s titanom, neposredno v tumor. Ker pa titan blokira vsa sevanja razen žarkov gama, ki potujejo daleč izven tumorja, lahko ostane v telesu le kratek čas, preden poškodba okoliškega tkiva izniči njegov namen.

"Trenutno preprosto ni dobrega načina za zdravljenje raka trebušne slinavke," je dejal Schaal, ki je zdaj direktor raziskav pri Cereius, Inc., biotehnološkem startupu v Durhamu v Severni Karolini, ki si prizadeva komercializirati ciljno radionuklidno terapijo z drugačnim tehnološkim režimom.

Da bi se izognil tem težavam, se je Schaal odločil preizkusiti podobno metodo implantacije z uporabo snovi, izdelane iz elastinu podobnih polipeptidov (ELP), ki so sintetične verige aminokislin, povezanih skupaj, da tvorijo gelasto snov s prilagojenimi lastnostmi. Ker so ELP v središču laboratorija Chilkoti, je on in njegovi sodelavci lahko razvili sistem dostave, ki je zelo primeren za to nalogo.

ELP obstajajo v tekočem stanju pri sobni temperaturi, vendar tvorijo stabilno gelasto snov v toplejšem človeškem telesu. Ko se ELP vbrizgajo v tumor skupaj z radioaktivnim elementom, tvorijo majhen depo, ki obdaja radioaktivne atome. V tem primeru so se raziskovalci odločili za uporabo joda-131, radioaktivnega izotopa joda, ker ga zdravniki že desetletja običajno uporabljajo pri zdravljenju in so njegovi biološki učinki dobro znani.

Depo ELP obdaja jod-131 in preprečuje, da bi uhajal v telo. Jod-131 oddaja beta sevanje, ki prodre v biogel in sprosti skoraj vso svojo energijo v tumor, ne da bi dosegel okoliško tkivo. Sčasoma se depo ELP razgradi na svoje aminokislinske komponente in jih telo absorbira -; vendar ne preden jod-131 razpade v neškodljivo obliko ksenona.

Beta sevanje izboljša tudi stabilnost biogela ELP. To pomaga, da skladišče traja dlje in se zruši šele, ko je sevanje porabljeno.«

Jeff Schaal, direktor raziskav pri Cereius, Inc.

V novem delu so Schaal in njegovi sodelavci v laboratoriju Chilkoti testirali novo zdravljenje skupaj s paklitakselom, pogosto uporabljenim zdravilom za kemoterapijo za zdravljenje različnih mišjih modelov raka trebušne slinavke. Izbrali so rak trebušne slinavke, ker je znano, da ga je težko zdraviti, in upali so, da bodo pokazali, da ima njihov radioaktivni tumorski vsadek sinergistične učinke s kemoterapijo, ki se niso pojavili pri relativno kratkotrajni radioterapiji.

Raziskovalci so preizkusili svoj pristop na miših z rakom tik pod kožo, ki so ga povzročile različne mutacije, za katere je znano, da se pojavljajo pri raku trebušne slinavke. Preizkusili so ga tudi na miših s tumorji na trebušni slinavki, ki jih je veliko težje zdraviti.

Na splošno je testiranje pokazalo 100-odstotno stopnjo odziva pri vseh modelih, pri čemer so tumorji v treh četrtinah modelov popolnoma odpravljeni v približno 80 % primerov. Testi tudi niso pokazali takojšnjih očitnih stranskih učinkov razen same kemoterapije.

"Verjamemo, da stalno obsevanje omogoča močnejšo interakcijo zdravil s svojimi učinki, kot to omogoča zunanja radioterapija," je dejal Schaal. "To nas vodi k prepričanju, da lahko ta pristop dejansko deluje bolje kot terapija z zunanjim žarkom za številne druge vrste raka."

Vendar je pristop še vedno v zgodnjih predkliničnih fazah in v bližnji prihodnosti ne bo na voljo za uporabo pri ljudeh. Raziskovalci pravijo, da so njihov naslednji korak velike študije na živalih, v katerih bodo morali pokazati, da je tehniko mogoče natančno izvajati z uporabo obstoječih kliničnih orodij in endoskopskih tehnik, za katere so zdravniki že usposobljeni. Če bodo uspešni, si bodo prizadevali za prvo fazo kliničnega preskušanja na ljudeh.

"Moj laboratorij se že skoraj 20 let ukvarja z razvojem novih zdravil za raka in to delo je morda najbolj vznemirljivo, kar smo jih kdaj opravili v smislu njegovega potencialnega vpliva, saj je rak trebušne slinavke v pozni fazi nemogoče zdraviti in je vedno usoden." « je dejal Chilkoti. »Bolniki z rakom trebušne slinavke si zaslužijo boljše možnosti zdravljenja, kot so trenutno na voljo, in zavezan sem k temu, da to zagotovim na kliniki.«

Vir:

Univerza Duke

Referenca:

Schaal, JL, et al. (2022) Brahiterapija prek depoja 131I, vezanega na biopolimer, v sinergiji s paklitakselom iz nanodelcev pri na zdravljenje odpornih tumorjih trebušne slinavke. Naravni biomedicinski inženiring. doi.org/10.1038/s41551-022-00949-4.

.