Gelul radioactiv injectabil funcționează cu chimio pentru a lupta împotriva cancerului pancreatic, arată cercetările NIH

„Tratamentele cu radiații sunt de obicei furnizate extern, ceea ce expune țesutul sănătos la radiații și limitează doza pe care o primește o tumoare, limitând în cele din urmă eficacitatea acesteia”, a spus David Rampulla, Ph.D., director al diviziei Discovery Science & Technology la NIBIB. „Biomaterialul radioactiv investigat în acest studiu preclinic poate fi injectat direct în tumoră, permițând o abordare localizată. În plus, acest biomaterial biodegradabil permite doze cumulate de radiații mai mari decât alte tratamente cu radiații implantabile.”

Brahiterapia - unde o sursă de radiații este plasată în interiorul corpului - poate fi utilizată pentru a trata mai multe tipuri diferite de cancer. Cancerul de prostată în stadiu incipient, de exemplu, poate fi tratat cu brahiterapie „semință”, în care multe semințe minuscule de metal care conțin o substanță radioactivă sunt implantate în prostată. În timp ce aceste semințe pot limita expunerea țesuturilor sănătoase la radiații, carcasa lor metalică previne utilizarea particulelor puternice de radiații, cunoscute sub numele de emițători alfa și beta, care sunt mai eficiente în uciderea celulelor canceroase. În plus, datorită dimensiunilor lor mici, aproximativ 100 de semințe sunt de obicei necesare pentru tratamentul cancerului de prostată (fiecare sămânță individuală necesită o injecție). Până în prezent, abordările de brahiterapie nu au îmbunătățit rezultatele clinice în rândul pacienților cu cancer pancreatic.

Studiul actual investighează un nou tip de brahiterapie. În loc să furnizeze radiații folosind o sămânță de metal sau un cateter, autorii studiului investighează utilizarea unui biopolimer radioactiv care este injectat direct în tumoră. Pe lângă faptul că este biodegradabil, biopolimerul are o proprietate unică - a fost conceput pentru a trece de la un lichid la temperatura camerei la o stare asemănătoare gelului atunci când este încălzit la temperatura corpului. Pe măsură ce biopolimerul se solidifică, rămâne în interiorul tumorii și nu se poate răspândi cu ușurință în țesuturile sănătoase din jur.

„Biopolimerul nostru este derivat din elastina, o proteină abundentă care se găsește în țesuturile conjunctive din corpul nostru”, a explicat primul autor Jeff Schaal, Ph.D., care a condus această lucrare la Universitatea Duke. „Prin modificarea compoziției acestui biopolimer, putem controla temperatura exactă la care trece de la un lichid la un gel. Și pentru că nu includem polimerul radioactiv într-o sămânță de metal protectoare, putem folosi izotopi diferiți și mai puternici, permițându-ne să furnizăm o doză de radiații mai mare decât brahiterapia convențională cu semințe.

Izotopul radioactiv utilizat în acest tratament de dovadă a conceptului este iodul-131 (sau I-131), care eliberează particule de înaltă energie cunoscute sub numele de particule beta. Particulele beta provoacă daune ADN-ului și ucid celulele iradiate, dar nu pot călători foarte departe - doar câțiva milimetri (deci toxicitatea în afara țintă este limitată). I-131 a fost folosit pentru a trata cancerul tiroidian de zeci de ani și are un profil de siguranță bine stabilit, a spus Schaal.

Cancerul pancreatic este uneori tratat cu o combinație de radiații și agenți chimioterapeutici specifici care fac radiația mai eficientă. Aceste medicamente „radiosensibilizante” funcționează prin prelungirea procesului de replicare a celulei, în special atunci când ADN-ul acesteia este expus, a explicat Schaal. ADN-ul expus este mai sensibil la radiații și este mai probabil să fie deteriorat iremediabil de acesta, ceea ce duce în cele din urmă la moartea celulelor.

În combinație cu un chimioterapeutic radiosensibilizant cunoscut sub numele de paclitaxel, autorii studiului și-au evaluat biopolimerul radioactiv în mai multe modele diferite de cancer pancreatic, selectate cu atenție pentru a reflecta diferite aspecte ale cancerului pancreatic (de exemplu, mutații comune, caracteristicile tumorii, densitatea tumorii sau rezistența la tratament). Dintre toate modelele testate, aproape fiecare șoarece a răspuns, ceea ce înseamnă că tumorile fie s-au micșorat, fie au dispărut complet. „Ratele de răspuns pe care le-am văzut în modelele noastre au fost fără precedent”, a spus Schaal. „După o revizuire amănunțită a literaturii de specialitate, încă nu am găsit un alt regim de tratament care să demonstreze un răspuns atât de robust în modele multiple și diverse genetic de cancer pancreatic.” În plus, la unii șoareci, tumorile nu s-au întors niciodată în timpul studiului.

Când autorii studiului au evaluat un regim de tratament clinic actual - paclitaxel plus radiații cu fascicul extern - ratele de răspuns nu au fost la fel de impresionante: rata de creștere a tumorii a fost doar inhibată, în loc ca tumorile să se micșoreze sau să dispară. „Spre deosebire de radiația externă, care este dată în rafale scurte, abordarea noastră de brahiterapie oferă radiații în mod continuu”, a explicat Schaal. „Am descoperit că această radiație continuă cu particule beta a modificat micromediul tumorii și a permis paclitaxelului să pătrundă mai bine în miezul tumorii, permițând un efect terapeutic sinergic.”

Foarte important, cercetătorii nu au observat probleme de toxicitate acută în timpul studiului lor, cantități neglijabile de radioactivitate acumulându-se în organele critice la șoareci. Ei au raportate anterior că biopolimerul lor radioactiv se biodegradează în siguranță, cu timpul de înjumătățire al gelului (aproximativ 95 de zile) depășind cu mult timpul de înjumătățire al I-131 (aproximativ opt zile).

Autorii nu au evaluat tratamentul lor în boala metastatică, dar natura abordării lor ar permite injecții de biopolimeri în mai multe locații, cum ar fi mase tumorale în alte organe. Și în timp ce acest studiu rămâne în stadiul preclinic, autorii studiului lucrează pentru a avansa acest tratament. „Grupul nostru a colaborat cu cercetători clinici pentru a dezvolta și optimiza sistemul nostru de livrare ghidată de endoscop într-un model animal mai mare”, a declarat autorul principal Ashutosh Chilkoti, Ph.D., profesor la Departamentul de Inginerie Biomedicală de la Universitatea Duke. „Totuși, provocarea de a lua acest tratament – ​​sau orice alt tratament nou – pacienților este să găsească sprijinul pentru a-l lua prin studii clinice.”

Acest studiu a fost susținut de un grant de la NIBIB (R01EB000188) și un grant de la Institutul Național al Cancerului (NCI; grant R35CA197616).

(C) NIH