Suntikan, gel radioaktif bekerja dengan kemo untuk melawan kanker pankreas, kata penelitian NIH

“Perawatan radiasi biasanya dilakukan secara eksternal, yang membuat jaringan sehat terkena radiasi dan membatasi dosis yang diterima tumor, sehingga pada akhirnya membatasi efektivitasnya,” kata David Rampulla, Ph.D., direktur divisi Discovery Science & Technology di NIBIB. “Biomaterial radioaktif yang diselidiki dalam studi praklinis ini dapat disuntikkan langsung ke dalam tumor, sehingga memungkinkan dilakukannya pendekatan lokal. Terlebih lagi, biomaterial yang dapat terbiodegradasi ini memungkinkan dosis radiasi kumulatif yang lebih tinggi dibandingkan perawatan radiasi implan lainnya.”

Brachytherapy—tempat sumber radiasi ditempatkan di dalam tubuh—dapat digunakan untuk mengobati beberapa jenis kanker. Kanker prostat stadium awal, misalnya, dapat diobati dengan brachytherapy 'benih', dimana banyak benih logam kecil yang mengandung zat radioaktif ditanamkan ke dalam prostat. Meskipun benih ini dapat membatasi paparan radiasi pada jaringan sehat, namun selubung logamnya mencegah penggunaan partikel radiasi kuat, yang dikenal sebagai pemancar alfa dan beta, yang lebih efektif dalam membunuh sel kanker. Selain itu, karena ukurannya yang kecil, biasanya diperlukan sekitar 100 biji untuk pengobatan kanker prostat (setiap biji memerlukan suntikan). Sampai saat ini, pendekatan brachytherapy belum memperbaiki hasil klinis pada pasien kanker pankreas.

Penelitian saat ini sedang menyelidiki jenis brachytherapy baru. Alih-alih memberikan radiasi menggunakan biji logam atau kateter, penulis penelitian ini menyelidiki penggunaan biopolimer radioaktif yang disuntikkan langsung ke dalam tumor. Selain dapat terurai secara hayati, biopolimer juga memiliki sifat unik—biopolimer ini telah direkayasa untuk berubah dari cair pada suhu kamar menjadi seperti gel ketika dihangatkan hingga mencapai suhu tubuh. Saat biopolimer mengeras, ia tetap berada di dalam tumor, dan tidak dapat dengan mudah menyebar ke jaringan sehat di sekitarnya.

“Biopolimer kami berasal dari elastin, protein melimpah yang ditemukan di jaringan ikat di seluruh tubuh kita,” jelas penulis pertama Jeff Schaal, Ph.D., yang melakukan penelitian ini di Duke University. “Dengan mengutak-atik komposisi biopolimer ini, kita dapat mengontrol suhu yang tepat saat ia bertransisi dari cair ke gel. Dan karena kami tidak membungkus polimer radioaktif dalam benih logam pelindung, kami dapat menggunakan isotop yang berbeda—dan lebih kuat—sehingga memungkinkan kami memberikan dosis radiasi yang lebih tinggi dibandingkan brakiterapi benih konvensional.”

Isotop radioaktif yang digunakan dalam pengobatan pembuktian konsep ini adalah yodium-131 ​​(atau I-131), yang melepaskan partikel berenergi tinggi yang dikenal sebagai partikel beta. Partikel beta menyebabkan kerusakan DNA dan membunuh sel yang terkena radiasi, namun partikel tersebut tidak dapat menyebar terlalu jauh—hanya beberapa milimeter (sehingga toksisitasnya terbatas). I-131 telah digunakan untuk mengobati kanker tiroid selama beberapa dekade dan memiliki profil keamanan yang baik, kata Schaal.

Kanker pankreas terkadang diobati dengan kombinasi radiasi dan agen kemoterapi tertentu yang membuat radiasi lebih efektif. Obat 'radiosensitisasi' ini bekerja dengan memperpanjang proses replikasi sel—khususnya ketika DNA sel terpapar, jelas Schaal. DNA yang terpapar lebih sensitif terhadap radiasi dan lebih mungkin mengalami kerusakan yang tidak dapat diperbaiki, yang pada akhirnya menyebabkan kematian sel.

Dalam kombinasi dengan kemoterapi radiosensitisasi yang dikenal sebagai paclitaxel, penulis penelitian mengevaluasi biopolimer radioaktif mereka dalam beberapa model kanker pankreas yang berbeda, dipilih dengan cermat untuk mencerminkan berbagai aspek kanker pankreas (misalnya, mutasi umum, karakteristik tumor, kepadatan tumor, atau resistensi pengobatan). Di antara semua model yang diuji, hampir setiap tikus merespons, yang berarti tumornya menyusut atau hilang sama sekali. “Tingkat respons yang kami lihat dalam model kami belum pernah terjadi sebelumnya,” kata Schaal. “Setelah meninjau literatur secara menyeluruh, kami belum menemukan rejimen pengobatan lain yang menunjukkan respons kuat terhadap model kanker pankreas yang beragam dan beragam secara genetik.” Lebih lanjut, pada beberapa tikus, tumor tidak pernah muncul kembali selama penelitian berlangsung.

Ketika penulis penelitian mengevaluasi rejimen pengobatan klinis saat ini—paclitaxel ditambah radiasi sinar eksternal—tingkat responsnya tidak begitu mengesankan: laju pertumbuhan tumor hanya dihambat, bukannya tumor menyusut atau menghilang. “Tidak seperti radiasi pancaran eksternal, yang diberikan dalam semburan singkat, pendekatan brachytherapy kami memberikan radiasi secara terus menerus,” jelas Schaal. “Kami menemukan bahwa radiasi partikel beta yang terus menerus ini mengubah lingkungan mikro tumor dan memungkinkan paclitaxel menembus inti tumor dengan lebih baik, memungkinkan efek terapeutik yang sinergis.”

Yang penting, para peneliti tidak mengamati adanya masalah toksisitas akut selama penelitian mereka, dengan jumlah radioaktivitas yang terakumulasi di organ penting tikus dapat diabaikan. Mereka punya dilaporkan sebelumnya bahwa biopolimer radioaktifnya terurai dengan aman—dengan waktu paruh gel (kira-kira 95 hari) jauh melebihi waktu paruh I-131 (kira-kira delapan hari).

Para penulis tidak mengevaluasi pengobatan mereka pada penyakit metastasis, namun sifat pendekatan mereka memungkinkan suntikan biopolimer di berbagai lokasi, seperti massa tumor di organ lain. Dan meskipun penelitian ini masih dalam tahap praklinis, penulis penelitian berupaya untuk memajukan pengobatan ini. “Kelompok kami telah bermitra dengan peneliti klinis untuk mengembangkan dan mengoptimalkan sistem kami untuk pengiriman yang dipandu endoskopi pada model hewan yang lebih besar,” kata penulis senior Ashutosh Chilkoti, Ph.D., seorang profesor di Departemen Teknik Biomedis di Duke University. “Namun tantangan dalam menerapkan pengobatan ini—atau pengobatan baru apa pun—kepada pasien adalah menemukan dukungan untuk menjalani uji klinis.”

Penelitian ini didukung oleh hibah dari NIBIB (R01EB000188) dan hibah dari National Cancer Institute (NCI; hibah R35CA197616).

(C) nih