Thérapie radiodynamique : exploiter la lumière pour améliorer les traitements contre le cancer – Physics World

Les tumeurs peuvent être détruites de plusieurs façons. La radiothérapie utilise des faisceaux de rayonnement ionisant pour endommager l'ADN et détruire les cellules tumorales. Une approche moins courante est la thérapie photodynamique, qui utilise un médicament activé par la lumière pour tuer les cellules cancéreuses via des dommages mitochondriaux. Ensuite, il y a la technique émergente de la thérapie radiodynamique (RDT).

"La thérapie radiodynamique est la combinaison de la radiothérapie et de la thérapie photodynamique", a expliqué Charlie Maman du Fox Chase Cancer Center, s'exprimant lors de la récente Assemblée annuelle de l'AAPM.

La thérapie photodynamique utilise généralement la lumière laser visible pour activer un médicament photosensible qui est préférentiellement localisé dans les cellules tumorales. Le médicament activé génère de l'oxygène singulet hautement cytotoxique qui provoque la mort cellulaire. La pénétration limitée de la lumière laser dans les tissus signifie cependant que la technique est principalement utilisée pour traiter des tumeurs superficielles ou des sites avec accès endoscopique. Pour traiter les tumeurs profondes que la thérapie photodynamique ne peut pas atteindre, le RDT utilise des faisceaux de photons à haute énergie pour activer le photosensibilisateur.

"En RDT, nous utilisons 20 à 30% de la dose de radiothérapie", a expliqué Ma. "Et puis nous utilisons également la lumière Cherenkov." Il a noté que ce rayonnement Cherenkov, qui est généré pendant la radiothérapie lorsque le faisceau de traitement interagit avec les tissus du patient, aura une distribution de lumière presque identique à la distribution de dose de rayonnement thérapeutique et peut donc être facilement planifié.

En plus de s'accumuler dans la tumeur primaire, le médicament sera également absorbé par les cellules métastatiques distribuées, qui peuvent être tuées à l'aide d'une très faible dose de lumière Cherenkov. "Maintenant, pour la première fois, RDT fait de la radiothérapie non seulement locale et régionale, mais une technique de traitement systémique", a déclaré Ma.

L'équipe de Fox Chase utilise un médicament appelé acide 5-aminolévulinique (5-ALA) pour le TDR. Le 5-ALA est absorbé par les mitochondries dans les cellules cancéreuses, avec une absorption 10 à 20 fois plus importante dans les tumeurs que dans les tissus normaux. Une fois à l'intérieur d'une cellule cancéreuse, le 5-ALA est métabolisé en protoporphyrine IX (PpIX), un photosensibilisateur avec un pic de spectre d'absorption à environ 380–430 nm. Ce n'est pas idéal pour la lumière laser rouge souvent utilisée pour la thérapie photodynamique. Il correspond cependant parfaitement au pic d'absorption Cherenkov à 370–430 nm.

Preuve préclinique

Au cours des dernières années, Ma et son équipe ont réalisé de nombreuses études précliniques en utilisant différentes lignées cellulaires tumorales et diverses énergies de rayonnement. Il a partagé certains résultats d'une vaste étude (plusieurs centaines d'animaux) évaluant le TDR de souris porteuses de tumeurs en utilisant 100 mg/kg de 5-ALA et une irradiation photonique de 6, 15 ou 45 MV.

Ma a noté que la tumeur était très agressive, avec 4 Gy de radiothérapie seule ne tuant qu'environ 10% des cellules tumorales. De plus, le RDT à 6 MV n'a pas augmenté de manière significative l'effet thérapeutique. "C'est pourquoi les gens craignaient que la lumière Cherenkov ne soit pas suffisante", a-t-il noté. "Mais avec 15 et 45 MV, vous voyez beaucoup plus de retard de croissance tumorale. Nous étudions toujours pourquoi il y a ce changement dramatique dû à l'énergie, nous devons trouver le mécanisme exact derrière cela.

L'équipe a utilisé la TEP pour visualiser le rétrécissement de la tumeur après le TDR. Une semaine après le traitement, les tumeurs des souris témoins avaient grossi et métastasé, tandis que celles traitées avec le TDR présentaient des lésions beaucoup plus petites et aucune métastase. Ma a également décrit une étude sur un cancer de la thyroïde très agressif chez le lapin. Une semaine après 3 Gy de radiothérapie, la tumeur grossissait toujours. "Mais si nous utilisons le RDT à 3 Gy avec du 5-ALA, la tumeur n'a pas été vue sur les images TEP." Il a souligné que la TEP offre un excellent moyen d'effectuer une évaluation précoce du traitement et pourrait aider à déterminer si le TDR serait efficace ou non chez un patient.

Fox Chase effectue actuellement un essai clinique sur le TDR, la première phase de l'étude examinant l'escalade de dose (à la fois la dose de rayonnement et la dose de médicament) dans les tumeurs à un stade avancé. Cette phase a maintenant atteint le niveau de dose final avec seulement trois patients restants, a déclaré Ma, soulignant que jusqu'à présent, aucune toxicité ne s'était produite dans aucun cas. Ailleurs, un deuxième essai RDT à l'hôpital universitaire de Muenster examine des patients présentant une première récidive de glioblastome.

Cas réels

Enfin, Ma a présenté les résultats d'un certain nombre de cas réels. "Vous serez ravis de les voir", a-t-il déclaré au public, notant que "généralement, les gens ne croient pas que cela fonctionne à moins d'avoir un mois d'imagerie avec CT, MR ou PET".

Dans le premier exemple, un traitement des métastases hépatiques, il a montré qu'un mois après le TDR, l'imagerie TEP a révélé qu'il ne restait plus de tumeurs. Ensuite, il a présenté un cas de cancer du poumon avec métastases : "vous pouvez voir des résultats très spectaculaires avec des tumeurs désactivées après TDR", a-t-il déclaré.

Le dispositif implantable offre une thérapie photodynamique personnalisée

D'autres traitements TDR réussis comprenaient un cancer de l'œsophage, une tumeur pulmonaire avec de multiples métastases osseuses et un patient qui avait échoué à la chimiothérapie mais qui avait une bonne réponse trois jours après le TDR. Ma a noté que la plupart des patients avaient des cancers à un stade avancé et avaient échoué à d'autres traitements. "Nous voyons un effet, alors j'espère que nous pourrons améliorer leur survie", a-t-il ajouté.

"Le RDT peut être un traitement local, régional et systémique qui combine la radiothérapie et la thérapie photodynamique", a conclu Ma. « Nous avons beaucoup de in vitro ainsi que in vivo des expériences pour démontrer son potentiel thérapeutique, et bien que les essais cliniques soient peu nombreux, j'espère que nous aurons plus de résultats à l'avenir et que cela deviendra quelque chose de vraiment utile.

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• La source: https://physicsworld.com/a/radiodynamic-therapy-harnessing-light-to-improve-cancer-treatments/