El gel radiactivo inyectable funciona con la quimioterapia para combatir el cáncer de páncreas, según una investigación de los NIH

"Los tratamientos de radiación generalmente se administran externamente, lo que expone el tejido sano a la radiación y limita la dosis que recibe un tumor, lo que en última instancia limita su efectividad", dijo David Rampulla, Ph.D., director de la división de Discovery Science & Technology en NIBIB. “El biomaterial radiactivo investigado en este estudio preclínico se puede inyectar directamente en el tumor, lo que permite un abordaje localizado. Es más, este biomaterial biodegradable permite dosis de radiación acumuladas más altas que otros tratamientos de radiación implantables”.

La braquiterapia, en la que se coloca una fuente de radiación dentro del cuerpo, se puede utilizar para tratar varios tipos diferentes de cáncer. El cáncer de próstata en etapa inicial, por ejemplo, se puede tratar con braquiterapia de "semillas", en la que se implantan en la próstata muchas pequeñas semillas de metal que contienen una sustancia radiactiva. Si bien estas semillas pueden limitar la exposición de los tejidos sanos a la radiación, su cubierta metálica impide el uso de potentes partículas de radiación, conocidas como emisores alfa y beta, que son más efectivas para matar las células cancerosas. Además, debido a su pequeño tamaño, normalmente se necesitan alrededor de 100 semillas para el tratamiento del cáncer de próstata (y cada semilla individual requiere una inyección). Hasta la fecha, los enfoques de braquiterapia no han mejorado los resultados clínicos entre los pacientes con cáncer de páncreas.

El estudio actual está investigando un nuevo tipo de braquiterapia. En lugar de administrar radiación mediante una semilla de metal o un catéter, los autores del estudio están investigando el uso de un biopolímero radiactivo que se inyecta directamente en el tumor. Además de ser biodegradable, el biopolímero tiene una propiedad única: ha sido diseñado para pasar de un estado líquido a temperatura ambiente a un estado similar a un gel cuando se calienta a la temperatura corporal. A medida que el biopolímero se solidifica, permanece dentro del tumor y no puede propagarse fácilmente a los tejidos sanos circundantes.

"Nuestro biopolímero se deriva de la elastina, una proteína abundante que se encuentra en los tejidos conectivos de todo nuestro cuerpo", explicó el primer autor Jeff Schaal, Ph.D., quien realizó este trabajo en la Universidad de Duke. “Al modificar la composición de este biopolímero, podemos controlar la temperatura exacta en la que pasa de líquido a gel. Y como no estamos encerrando el polímero radiactivo dentro de una semilla metálica protectora, podemos usar isótopos diferentes (y más potentes), lo que nos permite administrar una dosis de radiación más alta que la braquiterapia de semillas convencional”.

El isótopo radiactivo utilizado en este tratamiento de prueba de concepto es el yodo-131 (o I-131), que libera partículas de alta energía conocidas como partículas beta. Las partículas beta dañan el ADN y matan las células irradiadas, pero no pueden viajar muy lejos: sólo unos pocos milímetros (por lo que la toxicidad fuera del objetivo es limitada). El I-131 se ha utilizado para tratar el cáncer de tiroides durante décadas y tiene un perfil de seguridad bien establecido, afirmó Schaal.

A veces, el cáncer de páncreas se trata con una combinación de radiación y agentes quimioterapéuticos específicos que hacen que la radiación sea más eficaz. Estos fármacos "radiosensibilizantes" actúan prolongando el proceso de replicación de la célula, específicamente cuando su ADN está expuesto, explicó Schaal. El ADN expuesto es más sensible a la radiación y es más probable que sufra daños irreparables, lo que en última instancia provoca la muerte celular.

En combinación con un quimioterapéutico radiosensibilizante conocido como paclitaxel, los autores del estudio evaluaron su biopolímero radiactivo en varios modelos diferentes de cáncer de páncreas, cuidadosamente seleccionados para reflejar diferentes aspectos del cáncer de páncreas (p. ej., mutaciones comunes, características del tumor, densidad del tumor o resistencia al tratamiento). Entre todos los modelos probados, casi todos los ratones respondieron, lo que significa que los tumores se redujeron o desaparecieron por completo. "Las tasas de respuesta que vimos en nuestros modelos no tenían precedentes", dijo Schaal. "Después de una revisión exhaustiva de la literatura, todavía tenemos que encontrar otro régimen de tratamiento que demuestre una respuesta tan sólida en modelos múltiples y genéticamente diversos de cáncer de páncreas". Además, en algunos ratones, los tumores nunca regresaron durante el transcurso del estudio.

Cuando los autores del estudio evaluaron un régimen de tratamiento clínico actual (paclitaxel más radiación de haz externo), las tasas de respuesta no fueron tan impresionantes: la tasa de crecimiento del tumor solo se inhibió, en lugar de que los tumores se redujeran o desaparecieran. "A diferencia de la radiación de haz externo, que se administra en ráfagas cortas, nuestro enfoque de braquiterapia administra radiación de forma continua", explicó Schaal. "Descubrimos que esta radiación continua de partículas beta alteró el microambiente del tumor y permitió que paclitaxel penetrara mejor en el núcleo del tumor, lo que permitió un efecto terapéutico sinérgico".

Es importante destacar que los investigadores no observaron ningún problema de toxicidad aguda durante el curso de su estudio, con cantidades insignificantes de radiactividad acumulándose en órganos críticos de los ratones. Ellos tienen se informó anteriormente que su biopolímero radiactivo se biodegrada de forma segura, y que la vida media del gel (aproximadamente 95 días) supera con creces la vida media del I-131 (aproximadamente ocho días).

Los autores no evaluaron su tratamiento en la enfermedad metastásica, pero la naturaleza de su enfoque permitiría inyecciones de biopolímeros en múltiples ubicaciones, como masas tumorales en otros órganos. Y aunque este estudio permanece en la etapa preclínica, los autores del estudio están trabajando para hacer avanzar este tratamiento. "Nuestro grupo se ha asociado con investigadores clínicos para desarrollar y optimizar nuestro sistema para la administración guiada por endoscopio en un modelo animal más grande", dijo el autor principal Ashutosh Chilkoti, Ph.D., profesor del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Duke. "Sin embargo, el desafío de llevar este tratamiento (o cualquier tratamiento nuevo) a los pacientes es encontrar el apoyo para llevarlo a cabo en ensayos clínicos".

Este estudio fue financiado por una subvención del NIBIB (R01EB000188) y una subvención del Instituto Nacional del Cáncer (NCI; subvención R35CA197616).

(C) NIH