Gel radioativo injetável funciona com quimioterapia para combater o câncer de pâncreas, diz pesquisa do NIH

“Os tratamentos de radiação são normalmente administrados externamente, o que expõe o tecido saudável à radiação e limita a dose que um tumor recebe, limitando, em última análise, sua eficácia”, disse David Rampulla, Ph.D., diretor da divisão de Ciência e Tecnologia de Descoberta do NIBIB. “O biomaterial radioativo investigado neste estudo pré-clínico pode ser injetado diretamente no tumor, permitindo uma abordagem localizada. Além do mais, este biomaterial biodegradável permite doses de radiação cumulativas mais elevadas do que outros tratamentos de radiação implantáveis.”

A braquiterapia – onde uma fonte de radiação é colocada dentro do corpo – pode ser usada para tratar vários tipos diferentes de câncer. O cancro da próstata em fase inicial, por exemplo, pode ser tratado com braquiterapia de “sementes”, onde muitas pequenas sementes metálicas que contêm uma substância radioactiva são implantadas na próstata. Embora estas sementes possam limitar a exposição dos tecidos saudáveis ​​à radiação, o seu invólucro metálico impede a utilização de potentes partículas de radiação, conhecidas como emissores alfa e beta, que são mais eficazes na destruição de células cancerígenas. Além disso, devido ao seu pequeno tamanho, normalmente são necessárias cerca de 100 sementes para o tratamento do câncer de próstata (cada semente individual requer uma injeção). Até o momento, as abordagens de braquiterapia não melhoraram os resultados clínicos entre pacientes com câncer de pâncreas.

O presente estudo está investigando um novo tipo de braquiterapia. Em vez de fornecer radiação usando uma semente de metal ou cateter, os autores do estudo estão investigando o uso de um biopolímero radioativo que é injetado diretamente no tumor. Além de ser biodegradável, o biopolímero tem uma propriedade única: foi projetado para passar de um estado líquido à temperatura ambiente para um estado semelhante a um gel quando aquecido à temperatura corporal. À medida que o biopolímero se solidifica, ele permanece dentro do tumor e não pode se espalhar facilmente pelos tecidos saudáveis ​​circundantes.

“Nosso biopolímero é derivado da elastina, uma proteína abundante encontrada nos tecidos conjuntivos de todo o nosso corpo”, explicou o primeiro autor Jeff Schaal, Ph.D., que conduziu este trabalho na Duke University. “Ao mexer na composição desse biopolímero, podemos controlar a temperatura exata onde ele passa de líquido para gel. E como não encerramos o polímero radioativo dentro de uma semente metálica protetora, podemos usar isótopos diferentes – e mais potentes –, o que nos permite fornecer uma dose de radiação mais alta do que a braquiterapia convencional com sementes.”

O isótopo radioativo usado neste tratamento de prova de conceito é o iodo-131 (ou I-131), que libera partículas de alta energia conhecidas como partículas beta. As partículas beta causam danos ao DNA e matam as células irradiadas, mas não podem viajar muito longe – apenas alguns milímetros (portanto, a toxicidade fora do alvo é limitada). O I-131 tem sido usado para tratar o câncer de tireoide há décadas e tem um perfil de segurança bem estabelecido, disse Schaal.

O câncer de pâncreas às vezes é tratado com uma combinação de radiação e agentes quimioterápicos específicos que tornam a radiação mais eficaz. Estas drogas “radiossensibilizantes” funcionam prolongando o processo de replicação da célula – especificamente quando o seu ADN é exposto, explicou Schaal. O DNA exposto é mais sensível à radiação e tem maior probabilidade de ser irreparavelmente danificado por ela, o que acaba resultando na morte celular.

Em combinação com um quimioterápico radiossensibilizante conhecido como paclitaxel, os autores do estudo avaliaram seu biopolímero radioativo em vários modelos diferentes de câncer de pâncreas, cuidadosamente selecionados para refletir diferentes aspectos do câncer de pâncreas (por exemplo, mutações comuns, características do tumor, densidade do tumor ou resistência ao tratamento). Entre todos os modelos testados, quase todos os ratos responderam, o que significa que os tumores diminuíram ou desapareceram completamente. “As taxas de resposta que vimos nos nossos modelos não têm precedentes”, disse Schaal. “Após uma revisão completa da literatura, ainda não encontramos outro regime de tratamento que demonstre uma resposta tão robusta em modelos múltiplos e geneticamente diversos de cancro do pâncreas.” Além disso, em alguns ratos, os tumores nunca retornaram durante o estudo.

Quando os autores do estudo avaliaram um regime de tratamento clínico atual – paclitaxel mais radiação externa – as taxas de resposta não foram tão impressionantes: a taxa de crescimento do tumor foi apenas inibida, em vez de os tumores encolherem ou desaparecerem. “Ao contrário da radiação por feixe externo, que é administrada em rajadas curtas, a nossa abordagem de braquiterapia fornece radiação continuamente”, explicou Schaal. “Descobrimos que esta radiação contínua de partículas beta alterou o microambiente do tumor e permitiu que o paclitaxel penetrasse melhor no núcleo do tumor, permitindo um efeito terapêutico sinérgico”.

É importante ressaltar que os pesquisadores não observaram quaisquer problemas de toxicidade aguda durante o estudo, com quantidades insignificantes de radioatividade acumuladas em órgãos críticos dos ratos. Eles têm relatado anteriormente que seu biopolímero radioativo se biodegrada com segurança - com a meia-vida do gel (cerca de 95 dias) superando em muito a meia-vida do I-131 (cerca de oito dias).

Os autores não avaliaram o tratamento na doença metastática, mas a natureza da abordagem permitiria injeções de biopolímeros em vários locais, como massas tumorais em outros órgãos. E embora este estudo permaneça em fase pré-clínica, os autores do estudo estão trabalhando para levar esse tratamento adiante. “Nosso grupo tem feito parceria com pesquisadores clínicos para desenvolver e otimizar nosso sistema para entrega guiada por endoscópio em um modelo animal maior”, disse o autor sênior Ashutosh Chilkoti, Ph.D., professor do Departamento de Engenharia Biomédica da Duke University. “No entanto, o desafio de levar este – ou qualquer novo tratamento – aos pacientes é encontrar o apoio para aplicá-lo através de ensaios clínicos.”

Este estudo foi apoiado por uma bolsa do NIBIB (R01EB000188) e uma bolsa do National Cancer Institute (NCI; bolsa R35CA197616).

(C) NIH