Инъекционный радиоактивный гель сочетается с химиотерапией и помогает бороться с раком поджелудочной железы, говорится в исследовании Национального института здравоохранения США (NIH)

«Радиационная терапия обычно проводится снаружи, что подвергает здоровые ткани воздействию радиации и ограничивает дозу, которую получает опухоль, в конечном итоге ограничивая ее эффективность», — сказал Дэвид Рампулла, доктор философии, директор подразделения Discovery Science & Technology в NIBIB. «Радиоактивный биоматериал, исследованный в этом доклиническом исследовании, может быть введен непосредственно в опухоль, что позволяет применить локализованный подход. Более того, этот биоразлагаемый биоматериал позволяет получать более высокие кумулятивные дозы радиации, чем другие имплантируемые лучевые методы лечения».

Брахитерапия, при которой источник радиации помещается внутрь тела, может использоваться для лечения нескольких различных типов рака. Например, рак простаты на ранней стадии можно лечить с помощью «семенной» брахитерапии, при которой в простату имплантируется множество крошечных металлических семян, содержащих радиоактивное вещество. Хотя эти семена могут ограничить воздействие радиации на здоровые ткани, их металлическая оболочка предотвращает использование мощных радиационных частиц, известных как альфа- и бета-излучатели, которые более эффективны в уничтожении раковых клеток. Кроме того, из-за их небольшого размера для лечения рака простаты обычно требуется около 100 семян (при этом каждое отдельное семя требует инъекции). На сегодняшний день подходы брахитерапии не улучшили клинические результаты среди пациентов с раком поджелудочной железы.

Текущее исследование изучает новый тип брахитерапии. Вместо доставки радиации с помощью металлического семени или катетера авторы исследования исследуют использование радиоактивного биополимера, который вводится непосредственно в опухоль. Помимо биоразлагаемости, биополимер обладает уникальным свойством — он способен переходить из жидкого состояния при комнатной температуре в гелеобразное состояние при нагревании до температуры тела. По мере затвердевания биополимер остается внутри опухоли и не может легко распространиться на окружающие здоровые ткани.

«Наш биополимер получен из эластина, белка, который содержится в соединительных тканях по всему нашему телу», — объяснил первый автор Джефф Шаал, доктор философии, который проводил эту работу в Университете Дьюка. «Изменяя состав этого биополимера, мы можем контролировать точную температуру, при которой он переходит из жидкости в гель. А поскольку мы не заключаем радиоактивный полимер в защитную металлическую затравку, мы можем использовать другие — и более мощные — изотопы, что позволяет нам доставлять более высокую дозу радиации, чем традиционная брахитерапия с семенами».

Радиоактивный изотоп, используемый в этом экспериментальном лечении, — это йод-131 (или I-131), который высвобождает частицы высокой энергии, известные как бета-частицы. Бета-частицы вызывают повреждение ДНК и убивают облученные клетки, но они не могут перемещаться очень далеко — всего несколько миллиметров (поэтому нецелевая токсичность ограничена). По словам Шаала, I-131 использовался для лечения рака щитовидной железы на протяжении десятилетий и имеет хорошо зарекомендовавший себя профиль безопасности.

Рак поджелудочной железы иногда лечат сочетанием лучевой терапии и специфических химиотерапевтических препаратов, которые делают облучение более эффективным. Эти «радиосенсибилизирующие» препараты действуют, продлевая процесс репликации клетки, особенно когда ее ДНК подвергается воздействию, объяснил Шаал. Открытая ДНК более чувствительна к радиации и с большей вероятностью будет непоправимо повреждена ею, что в конечном итоге приведет к гибели клеток.

В сочетании с радиосенсибилизирующим химиотерапевтическим препаратом, известным как паклитаксел, авторы исследования оценили свой радиоактивный биополимер на нескольких различных моделях рака поджелудочной железы, тщательно отобранных с учетом различных аспектов рака поджелудочной железы (например, общих мутаций, характеристик опухоли, плотности опухоли или устойчивости к лечению). Среди всех протестированных моделей почти каждая мышь отреагировала, а это означает, что опухоли либо уменьшились, либо полностью исчезли. «Частота ответов, которую мы видели в наших моделях, была беспрецедентной», — сказал Шаал. «После тщательного анализа литературы нам еще предстоит найти другую схему лечения, которая демонстрирует такой надежный ответ на множественных и генетически разнообразных моделях рака поджелудочной железы». Кроме того, у некоторых мышей опухоли так и не вернулись в ходе исследования.

Когда авторы исследования оценили действующую схему клинического лечения — паклитаксел плюс внешнее лучевое облучение — показатели ответа были не такими впечатляющими: скорость роста опухоли была лишь замедлена, а не уменьшалась или исчезала. «В отличие от внешнего лучевого излучения, которое подается короткими импульсами, наш подход к брахитерапии обеспечивает непрерывное облучение», — объяснил Шаал. «Мы обнаружили, что это непрерывное излучение бета-частиц изменило микроокружение опухоли и позволило паклитакселу лучше проникать в ядро ​​опухоли, обеспечивая синергический терапевтический эффект».

Важно отметить, что в ходе исследования исследователи не наблюдали каких-либо проблем с острой токсичностью, при этом в критических органах мышей накапливалось незначительное количество радиоактивности. У них есть уже ранее сообщал что их радиоактивный биополимер безопасно биоразлагается — при этом период полураспада геля (примерно 95 дней) намного превышает период полураспада I-131 (примерно восемь дней).

Авторы не оценивали свое лечение при метастатическом заболевании, но характер их подхода позволяет проводить инъекции биополимеров в несколько мест, например, в опухолевые массы в других органах. И хотя это исследование остается на доклинической стадии, авторы исследования работают над продвижением этого метода лечения. «Наша группа сотрудничает с клиническими исследователями для разработки и оптимизации нашей системы для доставки под контролем эндоскопа на более крупных моделях животных», — сказал старший автор Ашутош Чилкоти, доктор философии, профессор кафедры биомедицинской инженерии Университета Дьюка. «Однако проблема применения этого или любого нового метода лечения у пациентов заключается в том, чтобы найти поддержку для его прохождения через клинические испытания».

Это исследование было поддержано грантом NIBIB (R01EB000188) и грантом Национального института рака (NCI; грант R35CA197616).

(С) НИЗ