Un gel injectable et radioactif fonctionne avec la chimiothérapie pour lutter contre le cancer du pancréas, selon une recherche du NIH

"Les traitements par radiothérapie sont généralement administrés à l'extérieur, ce qui expose les tissus sains aux radiations et limite la dose reçue par une tumeur, limitant ainsi son efficacité", a déclaré David Rampulla, Ph.D., directeur de la division Discovery Science & Technology du NIBIB. « Le biomatériau radioactif étudié dans cette étude préclinique peut être injecté directement dans la tumeur, permettant ainsi une approche localisée. De plus, ce biomatériau biodégradable permet des doses de rayonnement cumulées plus élevées que les autres traitements de radiothérapie implantables.

La curiethérapie, où une source de rayonnement est placée à l'intérieur du corps, peut être utilisée pour traiter plusieurs types de cancer. Le cancer de la prostate à un stade précoce, par exemple, peut être traité par curiethérapie « par graines », où de nombreuses petites graines métalliques contenant une substance radioactive sont implantées dans la prostate. Bien que ces graines puissent limiter l'exposition des tissus sains aux radiations, leur enveloppe métallique empêche l'utilisation de puissantes particules de rayonnement, appelées émetteurs alpha et bêta, qui sont plus efficaces pour tuer les cellules cancéreuses. De plus, en raison de leur petite taille, environ 100 graines sont généralement nécessaires pour le traitement du cancer de la prostate (chaque graine nécessitant une injection). À ce jour, les approches de curiethérapie n'ont pas amélioré les résultats cliniques chez les patients atteints d'un cancer du pancréas.

L'étude actuelle étudie un nouveau type de curiethérapie. Au lieu d’administrer des radiations à l’aide d’une graine métallique ou d’un cathéter, les auteurs de l’étude étudient l’utilisation d’un biopolymère radioactif injecté directement dans la tumeur. En plus d'être biodégradable, le biopolymère possède une propriété unique : il a été conçu pour passer d'un liquide à température ambiante à un état semblable à un gel lorsqu'il est réchauffé à la température du corps. À mesure que le biopolymère se solidifie, il reste dans la tumeur et ne peut pas facilement se propager aux tissus sains environnants.

"Notre biopolymère est dérivé de l'élastine, une protéine abondante que l'on trouve dans les tissus conjonctifs de notre corps", a expliqué le premier auteur Jeff Schaal, Ph.D., qui a mené ces travaux à l'Université Duke. « En modifiant la composition de ce biopolymère, nous pouvons contrôler la température exacte à laquelle il passe d’un liquide à un gel. Et comme nous n’enfermons pas le polymère radioactif dans une graine métallique protectrice, nous pouvons utiliser des isotopes différents – et plus puissants –, ce qui nous permet de délivrer une dose de rayonnement plus élevée que la curiethérapie conventionnelle par graines.

L'isotope radioactif utilisé dans ce traitement de validation de principe est l'iode 131 (ou I-131), qui libère des particules à haute énergie appelées particules bêta. Les particules bêta endommagent l'ADN et tuent les cellules irradiées, mais elles ne peuvent pas voyager très loin : quelques millimètres seulement (la toxicité hors cible est donc limitée). L'I-131 est utilisé pour traiter le cancer de la thyroïde depuis des décennies et possède un profil de sécurité bien établi, a déclaré Schaal.

Le cancer du pancréas est parfois traité par une combinaison de radiothérapie et d'agents chimiothérapeutiques spécifiques qui rendent la radiothérapie plus efficace. Ces médicaments « radiosensibilisants » agissent en prolongeant le processus de réplication de la cellule, en particulier lorsque son ADN est exposé, a expliqué Schaal. L’ADN exposé est plus sensible aux radiations et risque davantage d’être irrémédiablement endommagé, ce qui entraîne finalement la mort cellulaire.

En combinaison avec un produit chimiothérapeutique radiosensibilisant appelé paclitaxel, les auteurs de l'étude ont évalué leur biopolymère radioactif dans plusieurs modèles de cancer du pancréas, soigneusement sélectionnés pour refléter différents aspects du cancer du pancréas (par exemple, mutations courantes, caractéristiques de la tumeur, densité tumorale ou résistance au traitement). Parmi tous les modèles testés, presque toutes les souris ont répondu, ce qui signifie que les tumeurs ont diminué ou complètement disparu. « Les taux de réponse que nous avons constatés dans nos modèles étaient sans précédent », a déclaré Schaal. "Après un examen approfondi de la littérature, nous n'avons pas encore trouvé un autre schéma thérapeutique démontrant une réponse aussi robuste dans des modèles multiples et génétiquement divers de cancer du pancréas." De plus, chez certaines souris, les tumeurs ne sont jamais réapparues au cours de l’étude.

Lorsque les auteurs de l’étude ont évalué un traitement clinique actuel – paclitaxel plus rayonnement externe – les taux de réponse n’étaient pas aussi impressionnants : le taux de croissance des tumeurs était seulement inhibé, au lieu de diminuer ou de disparaître. "Contrairement au rayonnement externe, qui est administré par courtes rafales, notre approche de curiethérapie délivre un rayonnement en continu", a expliqué Schaal. "Nous avons constaté que ce rayonnement continu de particules bêta modifiait le microenvironnement de la tumeur et permettait au paclitaxel de mieux pénétrer dans le noyau de la tumeur, permettant ainsi un effet thérapeutique synergique."

Il est important de noter que les chercheurs n’ont observé aucun problème de toxicité aiguë au cours de leur étude, des quantités négligeables de radioactivité s’accumulant dans les organes critiques des souris. Ils ont indiqué précédemment que leur biopolymère radioactif se biodégrade en toute sécurité, la demi-vie du gel (environ 95 jours) dépassant de loin la demi-vie de l'I-131 (environ huit jours).

Les auteurs n’ont pas évalué leur traitement dans les maladies métastatiques, mais la nature de leur approche permettrait des injections de biopolymères à plusieurs endroits, comme dans les masses tumorales d’autres organes. Et même si cette étude en est encore au stade préclinique, les auteurs de l’étude s’efforcent de faire avancer ce traitement. « Notre groupe s'est associé à des chercheurs cliniques pour développer et optimiser notre système d'administration guidée par endoscope dans un modèle animal plus grand », a déclaré l'auteur principal Ashutosh Chilkoti, Ph.D., professeur au Département de génie biomédical de l'Université Duke. « Toutefois, le défi de proposer ce traitement – ​​ou tout autre nouveau traitement – ​​aux patients est de trouver le soutien nécessaire pour le faire passer par des essais cliniques. »

Cette étude a été financée par une subvention du NIBIB (R01EB000188) et une subvention du National Cancer Institute (NCI ; subvention R35CA197616).

(C) NIH