Injektoitava radioaktiivinen geeli toimii kemolääkkeiden kanssa haimasyöpää vastaan, NIH:n tutkimus sanoo

"Sädehoidot toimitetaan tyypillisesti ulkoisesti, mikä altistaa terveen kudoksen säteilylle ja rajoittaa kasvaimen saamaa annosta, mikä viime kädessä rajoittaa sen tehokkuutta", sanoi David Rampulla, Ph.D., NIBIB:n Discovery Science & Technology -divisioonan johtaja. "Tässä prekliinisessä tutkimuksessa tutkittu radioaktiivinen biomateriaali voidaan ruiskuttaa suoraan kasvaimeen, mikä mahdollistaa paikallisen lähestymistavan. Lisäksi tämä biohajoava biomateriaali mahdollistaa suurempia kumulatiivisia säteilyannoksia kuin muut implantoitavat säteilyhoidot.

Brakyterapiaa, jossa säteilylähde sijoitetaan kehon sisään, voidaan käyttää useiden erityyppisten syöpien hoitoon. Esimerkiksi alkuvaiheen eturauhassyöpää voidaan hoitaa "siemen"brakyterapialla, jossa eturauhaseen istutetaan monia pieniä metallisiemeniä, jotka sisältävät radioaktiivista ainetta. Vaikka nämä siemenet voivat rajoittaa terveiden kudosten altistumista säteilylle, niiden metallikotelo estää voimakkaiden säteilyhiukkasten, jotka tunnetaan alfa- ja beeta-säteilijöinä, käytön, jotka ovat tehokkaampia syöpäsolujen tappamisessa. Lisäksi eturauhassyövän hoitoon tarvitaan tyypillisesti noin 100 siementä niiden pienen koon vuoksi (jossa jokainen yksittäinen siemen vaatii injektion). Brakyterapiamenetelmät eivät ole tähän mennessä parantaneet haimasyöpäpotilaiden kliinisiä tuloksia.

Nykyinen tutkimus tutkii uudentyyppistä brakyterapiaa. Sen sijaan, että säteily antaisi metallisiemenellä tai katetrilla, tutkimuksen tekijät tutkivat radioaktiivisen biopolymeerin käyttöä, joka ruiskutetaan suoraan kasvaimeen. Biohajoavuuden lisäksi biopolymeerillä on ainutlaatuinen ominaisuus – se on suunniteltu siirtymään huoneenlämpöisestä nesteestä geelimäiseen tilaan, kun se lämmitetään kehon lämpötilaan. Kun biopolymeeri jähmettyy, se pysyy kasvaimessa eikä voi helposti levitä ympäröiviin terveisiin kudoksiin.

"Biopolymeerimme on peräisin elastiinista, runsaasta proteiinista, jota löytyy kehomme sidekudoksesta", selitti ensimmäinen kirjailija Jeff Schaal, Ph.D., joka johti tämän työn Duken yliopistossa. "Puheltelemalla tämän biopolymeerin koostumusta voimme hallita tarkkaa lämpötilaa, jossa se muuttuu nesteestä geeliksi. Ja koska emme peitä radioaktiivista polymeeriä suojaavan metallisiemenen sisään, voimme käyttää erilaisia ​​– ja tehokkaampia – isotooppeja, jolloin voimme antaa suuremman säteilyannoksen kuin perinteinen siemen brakyterapia.

Tässä proof-of-concept-käsittelyssä käytetty radioaktiivinen isotooppi on jodi-131 (tai I-131), joka vapauttaa beeta-hiukkasina tunnettuja korkeaenergisiä hiukkasia. Beetahiukkaset aiheuttavat DNA-vaurioita ja tappavat säteilytettyjä soluja, mutta ne eivät voi kulkea kovin kauas – vain muutaman millimetrin (joten kohteen ulkopuolinen myrkyllisyys on rajallista). I-131:tä on käytetty kilpirauhassyövän hoitoon vuosikymmeniä, ja sillä on vakiintunut turvallisuusprofiili, Schaal sanoi.

Haimasyöpää hoidetaan joskus säteilyn ja spesifisten kemoterapeuttisten aineiden yhdistelmällä, mikä tekee säteilystä tehokkaampaa. Nämä "säteilyä herkistävät" lääkkeet toimivat pidentämällä solun replikaatioprosessia - erityisesti silloin, kun sen DNA paljastetaan, Schaal selitti. Altistunut DNA on herkempää säteilylle, ja se vaurioittaa sitä todennäköisemmin peruuttamattomasti, mikä lopulta johtaa solukuolemaan.

Yhdessä paklitakselina tunnetun radioherkistävän kemoterapeuttisen aineen kanssa tutkimuksen tekijät arvioivat radioaktiivista biopolymeeriään useissa erilaisissa haimasyövän malleissa, jotka valittiin huolellisesti heijastamaan haimasyövän eri näkökohtia (esim. yleiset mutaatiot, kasvaimen ominaisuudet, kasvainten tiheys tai hoitoresistenssi). Kaikista testatuista malleista lähes jokainen hiiri reagoi, mikä tarkoittaa, että kasvaimet joko kutistivat tai katosivat kokonaan. "Malleissamme nähty vastausprosentti oli ennennäkemätön", Schaal sanoi. "Kirjallisuuden perusteellisen tarkastelun jälkeen meidän on vielä löydettävä toinen hoito-ohjelma, joka osoittaa niin vahvan vasteen useissa ja geneettisesti erilaisissa haimasyövän malleissa." Lisäksi joissakin hiirissä kasvaimet eivät koskaan palanneet tutkimuksen aikana.

Kun tutkimuksen tekijät arvioivat nykyistä kliinistä hoito-ohjelmaa – paklitakselia ja ulkoista sädesäteilyä – vasteluvut eivät olleet läheskään yhtä vaikuttavat: Kasvaimen kasvunopeus vain estyi sen sijaan, että kasvaimet kutistuivat tai hävisivät. "Toisin kuin ulkoinen sädesäteily, joka annetaan lyhyinä purskeina, brakyterapiamenetelmämme tuottaa säteilyä jatkuvasti", Schaal selitti. "Huomasimme, että tämä jatkuva beetahiukkassäteily muutti kasvaimen mikroympäristöä ja antoi paklitakselin tunkeutua paremmin kasvaimen ytimeen, mikä mahdollisti synergistisen terapeuttisen vaikutuksen."

Tärkeää on, että tutkijat eivät havainneet akuutteja myrkyllisyysongelmia tutkimuksensa aikana, sillä hiirien kriittisiin elimiin kertyi vähäisiä määriä radioaktiivisuutta. Heillä on aikaisemmin raportoitu että niiden radioaktiivinen biopolymeeri hajoaa turvallisesti biologisesti – geelin puoliintumisaika (noin 95 päivää) on paljon pidempi kuin I-131:n puoliintumisaika (noin kahdeksan päivää).

Kirjoittajat eivät arvioineet hoitoaan metastaattisissa sairauksissa, mutta heidän lähestymistapansa luonne mahdollistaisi biopolymeeriruiskeen useisiin paikkoihin, kuten kasvainmassoihin muissa elimissä. Ja vaikka tämä tutkimus on vielä prekliinisessä vaiheessa, tutkimuksen kirjoittajat pyrkivät viemään tätä hoitoa eteenpäin. "Ryhmämme on tehnyt yhteistyötä kliinisten tutkijoiden kanssa kehittääkseen ja optimoidakseen järjestelmäämme endoskooppiohjattua toimitusta varten suuremmassa eläinmallissa", sanoi vanhempi kirjailija Ashutosh Chilkoti, Ph.D., professori Duken yliopiston biolääketieteen laitokselta. "Haasteena tämän tai minkä tahansa uuden hoidon ottaminen potilaille on kuitenkin saada tukea kliinisissä tutkimuksissa."

Tätä tutkimusta tuki NIBIB:n (R01EB000188) ja National Cancer Instituten (NCI; apuraha R35CA197616) apuraha.

(C) NIH