Terapia radiodinamica: sfruttare la luce per migliorare i trattamenti contro il cancro – Physics World

Terapia radiodinamica: sfruttare la luce per migliorare i trattamenti contro il cancro – Physics World

Timestamp: 2 agosto 2023 8:00

Scansioni PET di un topo di controllo e di un topo dopo terapia radiodinamica
Visualizzazione dell'efficacia RDT Scansioni PET di un topo di controllo (A) e di un topo trattato con terapia radiodinamica (B), una settimana dopo il trattamento. Le frecce indicano i siti del tumore primario; i cerchi tratteggiati indicano metastasi. (Per gentile concessione: DM Yang et al Biomed. Fis. Ing. Esprimere 10.1088/2057-1976/ac9b5c)

I tumori possono essere distrutti in molti modi. La radioterapia utilizza fasci di radiazioni ionizzanti per danneggiare il DNA e distruggere le cellule tumorali. Un approccio meno comune è la terapia fotodinamica, che utilizza un farmaco attivato dalla luce per uccidere le cellule tumorali attraverso il danno mitocondriale. Poi c'è la tecnica emergente della terapia radiodinamica (RDT).

"La terapia radiodinamica è la combinazione di radioterapia più terapia fotodinamica", ha spiegato Charlie Ma dal Fox Chase Cancer Center, parlando al recente Riunione annuale dell'AAPM.

La terapia fotodinamica utilizza in genere la luce laser visibile per attivare un farmaco fotosensibile localizzato preferenzialmente all'interno delle cellule tumorali. Il farmaco attivato genera ossigeno singoletto altamente citotossico che provoca la morte cellulare. La limitata penetrazione della luce laser nei tessuti, tuttavia, fa sì che la tecnica sia principalmente utilizzata per il trattamento di tumori superficiali o siti con accesso endoscopico. Per trattare tumori profondi che la terapia fotodinamica non può raggiungere, RDT utilizza fasci di fotoni ad alta energia per attivare il fotosensibilizzatore.

"In RDT, usiamo dal 20 al 30 per cento della dose della radioterapia", ha spiegato Ma. "E poi usiamo anche la luce Cherenkov." Ha osservato che questa radiazione Cherenkov, generata durante la radioterapia quando il raggio di trattamento interagisce con il tessuto del paziente, avrà una distribuzione della luce quasi identica alla distribuzione della dose di radiazione terapeutica e quindi può essere facilmente pianificata.

Oltre ad accumularsi nel tumore primario, il farmaco verrà anche assorbito dalle cellule metastatiche distribuite, che possono essere uccise utilizzando una dose molto bassa di luce Cherenkov. "Ora per la prima volta, RDT rende la radioterapia non solo locale e regionale, ma una tecnica di trattamento sistemico", ha affermato Ma.

Il team di Fox Chase sta usando un farmaco chiamato acido 5-aminolevulinico (5-ALA) per la RDT. Il 5-ALA viene assorbito dai mitocondri nelle cellule tumorali, con un assorbimento da 10 a 20 volte maggiore nei tumori rispetto ai tessuti normali. Una volta all'interno di una cellula tumorale, il 5-ALA viene metabolizzato in protoporfirina IX (PpIX), un fotosensibilizzante con un picco dello spettro di assorbimento a circa 380-430 nm. Questo non è l'ideale per la luce laser rossa spesso utilizzata per la terapia fotodinamica. È, tuttavia, un ottimo abbinamento per il picco di assorbimento Cherenkov a 370–430 nm.

Prova preclinica

Negli ultimi anni, Ma e il suo team hanno condotto molti studi preclinici utilizzando diverse linee di cellule tumorali e varie energie di radiazione. Ha condiviso alcuni risultati di un ampio studio (diverse centinaia di animali) che ha valutato la RDT di topi portatori di tumore utilizzando 100 mg/kg di 5-ALA e irradiazione di fotoni a 6, 15 o 45 MV.

Ma ha notato che il tumore era altamente aggressivo, con 4 Gy di sola radioterapia che uccidevano solo circa il 10% delle cellule tumorali. Inoltre, RDT a 6 MV non ha aumentato significativamente l'effetto terapeutico. "Ecco perché le persone temevano che la luce Cherenkov non fosse sufficiente", ha osservato. “Ma con 15 e 45 MV si vede molto più ritardo nella crescita del tumore. Stiamo ancora studiando perché c'è questo cambiamento drammatico dovuto all'energia, dobbiamo trovare il meccanismo esatto dietro di esso.

Il team ha utilizzato la PET per visualizzare il restringimento del tumore dopo RDT. Una settimana dopo il trattamento, i tumori nei topi di controllo erano cresciuti e avevano metastatizzato, mentre quelli trattati con RDT avevano lesioni molto più piccole e nessuna metastasi. Ma ha anche descritto uno studio su un cancro alla tiroide altamente aggressivo nei conigli. Una settimana dopo 3 Gy di radioterapia, il tumore era ancora in crescita. "Ma se usiamo RDT a 3 Gy con 5-ALA, il tumore non è stato visto nelle immagini PET". Ha sottolineato che la PET fornisce un modo eccellente per eseguire una valutazione precoce del trattamento e potrebbe aiutare a determinare se la RDT sarebbe efficace o meno in un paziente.

Fox Chase sta ora conducendo una sperimentazione clinica sulla RDT, con la prima fase dello studio che esamina l'aumento della dose (sia dose di radiazioni che dose di farmaco) nei tumori in stadio avanzato. Questa fase ha ora raggiunto il livello di dose finale con solo tre pazienti rimasti, ha detto Ma, sottolineando che finora non si erano verificate tossicità in nessun caso. Altrove, un secondo studio RDT presso l'ospedale universitario di Muenster sta esaminando pazienti con una prima recidiva di glioblastoma.

Casi nella vita reale

Infine, Ma ha presentato i risultati di una serie di casi reali. "Sarete entusiasti di vederli", ha detto al pubblico, osservando che "di solito, la gente non crede che funzioni a meno che non abbiate un mese di imaging con TC, RM o PET".

Nel primo esempio, un trattamento delle metastasi epatiche, ha mostrato che un mese dopo RDT, l'imaging PET ha rivelato che non rimanevano tumori. Successivamente, ha presentato un caso di cancro ai polmoni con metastasi: "si possono vedere risultati molto drammatici con tumori disattivati ​​dopo RDT", ha detto.

Altri trattamenti RDT di successo includevano un cancro esofageo, un tumore polmonare con più metastasi ossee e un paziente che aveva fallito la chemioterapia ma aveva una buona risposta tre giorni dopo RDT. Ma ha notato che la maggior parte dei pazienti aveva tumori in stadio avanzato e aveva fallito altri trattamenti. "Vediamo un effetto, quindi speriamo di poter migliorare la loro sopravvivenza", ha aggiunto.

"La RDT può essere un trattamento locale, regionale e sistemico che combina la radioterapia e la terapia fotodinamica", ha concluso Ma. “Ne abbiamo molti in vitro ed in vivo esperimenti per dimostrare il suo potenziale terapeutico e, sebbene gli studi clinici siano pochi, spero che avremo più risultati in futuro e trasformeremo questo in qualcosa di veramente utile”.

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