Nowy chip diagnostyczny umożliwia szybkie monitorowanie leczenia guza mózgu

Nowy chip diagnostyczny umożliwia szybkie monitorowanie leczenia guza mózgu

Nowy chip diagnostyczny pobiera z krwi pakiety uwalniane przez komórki nowotworowe i pokazuje, czy komórki nowotworowe obumarły podczas wlewu chemioterapii.

Naukowcy z Northwestern Medicine i University of Michigan wykazali, że skuteczność chemioterapii w leczeniu raka mózgu, podawanej przy użyciu techniki otwierającej barierę krew-mózg, można monitorować poprzez pobranie próbki krwi.

Nowy test może pomóc pacjentom cierpiącym na nowotwór mózgu zwany glejakiem wielopostaciowym, informując lekarzy, czy powinni kontynuować stosowanie określonego leku do chemioterapii, zmienić go czy przerwać leczenie. Badanie zostało sfinansowane głównie przez Narodowy Instytut Zdrowia.

„Zamiast czekać miesiącami, już po jednej dawce możemy dowiedzieć się, czy dany sposób leczenia działa” – powiedział neurochirurg z Northwestern Medicine Adam Sonaband, współautor badania opublikowanego w Nature Communications. „To ogromne znaczenie dla pacjentów z glejakiem wielopostaciowym. Może potencjalnie uniemożliwić pacjentom otrzymywanie nieskutecznego leczenia przez długi czas, a tym samym uniknąć niepotrzebnych skutków ubocznych”.

Glejak wielopostaciowy jest chorobą często śmiertelną, większość pacjentów umiera w ciągu dwóch lat, a tylko 10% pacjentów żyje po pięciu latach. Guz wywodzi się z mózgu i nacieka go, dlatego nie można go całkowicie usunąć. Niektóre pozostałe komórki nowotworowe pozostają po operacji i prowadzą do rozwoju nowych nowotworów. W przeciwieństwie do innych rodzajów nowotworów, większość leków stosowanych w chemioterapii i nowotworach nie może przekroczyć bariery krew-mózg, która chroni mózg przed toksynami.

Naukowcy z Northwestern Medicine Malnati Brain Tumor Institute przeprowadzili wcześniejsze badanie kliniczne z użyciem SonoCloud-9 firmy Carthera w Lyonie we Francji – terapeutycznego urządzenia ultradźwiękowego, które otwierało barierę krew-mózg na około godzinę, umożliwiając przedostanie się paklitakselu leku stosowanego w chemioterapii. Nowa analiza, testująca technologię diagnostyczną z Uniwersytetu Michigan, pokazuje, że otwarcie bariery krew-mózg umożliwia również przedostanie się zawartości nowotworu do krwi. Próbki krwi pobrane przed i po każdym zabiegu można wykorzystać do oceny skuteczności leczenia.

Drobne cząsteczki zwane pęcherzykami zewnątrzkomórkowymi, uwalniane przez komórki nowotworowe, unoszą się we krwi pacjenta. Cząsteczki te działają jako substancje przekaźnikowe i transportują określone części genetycznego materiału nowotworowego i białek. Dużym wyzwaniem jest znalezienie i wyodrębnienie tylko tych, które pochodzą z komórek nowotworowych, a nie z innych części ciała”.

Sunitha Nagrath, Dwight F. Benton Profesor inżynierii chemicznej na UM i współautor badania

Zespół ze stanu Michigan znalazł sposób na wychwytywanie pęcherzyków i cząstek zewnątrzkomórkowych (EVP) z komórek nowotworowych przy użyciu specyficznego lipidu, czyli cząsteczki tłuszczu, powszechnie występującej na powierzchni egzosomu. Izolując próbki osocza krwi przepuszczane przez GlioExoChip, pobranie krwi staje się „płynną biopsją”.

„Komórki wykorzystują do komunikacji pęcherzyki i cząstki zewnątrzkomórkowe, a EVP można niewłaściwie wykorzystać do postępu choroby. Bycie częścią tej technologii, która może z powodzeniem wykorzystywać EVP do monitorowania odpowiedzi na leczenie nowotworów, jest ekscytujące” – powiedziała dr Abha Kumari. student inżynierii chemicznej na UM i współautor pracy.

EVP z komórek, które obumierają podczas leczenia, są łatwiejsze do wychwycenia, ponieważ lipid używany do wychwytywania EVP jest bardziej powszechny. Dlatego zespół zliczył pęcherzyki zewnątrzkomórkowe powstałe z guzów przed i po każdym leczeniu i obliczył stosunek, dzieląc liczbę pęcherzyków po chemioterapii przez liczbę przed chemioterapią. Jeśli stosunek ten wzrastał z każdą sesją chemioterapii, leczenie zakończyło się sukcesem. Jeśli wartość pozostała niezmieniona lub spadła, leczenie ostatecznie uznawano za nieskuteczne.

„Otwarcie bariery krew-mózg umożliwia pomiar pęcherzyków nowotworowych we krwi, zapewniając klinicznie znaczący sygnał biopsji płynnej” – powiedział Mark Youngblood, rezydent neurochirurgii w Northwestern Medicine i współpierwszy autor badania. „GlioExoChip zapewnia szybki i minimalnie inwazyjny sposób monitorowania odpowiedzi na leczenie w przypadku choroby, w przypadku której skany MRI często dają mylące wyniki”.

Następnie naukowcy sprawdzą swoje wyniki w odniesieniu do innych terapii glejaka wielopostaciowego i będą kontynuować badania przydatności wykrywania pęcherzyków zewnątrzkomórkowych do oceny leczenia innych nowotworów.

Dodatkowego wsparcia dla tego badania udzielił Instytut Guzów Mózgu Lou i Jean Malnati w Kompleksowym Centrum Onkologii im. Roberta H. Lurie, Fundacja Rodziny Moceri, Instytut Odkrywania Raka UM Forbes, Departament Obrony Stanów Zjednoczonych, Amerykańskie Stowarzyszenie Guz Mózgu, Tap Cancer Out i Fundacja Focused Ultrasound. Wsparcie rzeczowe zapewniła firma Carthera, producent urządzenia SonoCloud-9, urządzenia eksperymentalnego, które nie zostało jeszcze zatwierdzone poza badaniami klinicznymi.

Naukowcy z Carthera również wnieśli swój wkład w to badanie.

Urządzenie zostało zbudowane w zakładzie nanofabrykacji Lurie. Badanie przeprowadzono przy pomocy Michigan Center for Materials Characterization, Biointerfaces Institute Nanotechnicum i Proteomics Resource Facility.

Zespół złożył wniosek o ochronę patentową przy wsparciu UM Innovation Partnerships i poszukuje partnerów, którzy mogliby wprowadzić technologię na rynek.

Źródła: