Radioaktivni gel za injiciranje deluje s kemoterapijo v boju proti raku trebušne slinavke, pravi raziskava NIH

"Zdravljenje z obsevanjem se običajno izvaja zunaj, kar izpostavi zdravo tkivo sevanju in omeji odmerek, ki ga prejme tumor, kar na koncu omejuje njegovo učinkovitost," je dejal dr. David Rampulla, direktor oddelka Discovery Science & Technology pri NIBIB. »Radioaktivni biomaterial, raziskan v tej predklinični študiji, se lahko vbrizga neposredno v tumor, kar omogoča lokaliziran pristop. Še več, ta biološko razgradljiv biomaterial omogoča višje kumulativne odmerke sevanja kot druga zdravljenja z obsevanjem za vsaditev.«

Brahiterapija – kjer je vir sevanja nameščen v telesu – se lahko uporablja za zdravljenje več različnih vrst raka. Rak prostate v zgodnji fazi je na primer mogoče zdraviti z brahiterapijo s semeni, pri kateri se v prostato vsadijo številna drobna kovinska semena, ki vsebujejo radioaktivno snov. Medtem ko lahko ta semena omejijo izpostavljenost zdravih tkiv sevanju, njihovo kovinsko ohišje preprečuje uporabo močnih delcev sevanja, znanih kot alfa in beta sevalci, ki so učinkovitejši pri ubijanju rakavih celic. Poleg tega je zaradi njihove majhnosti za zdravljenje raka prostate običajno potrebnih približno 100 semen (pri čemer je za vsako posamezno seme potrebna injekcija). Do danes pristopi brahiterapije niso izboljšali kliničnih rezultatov pri bolnikih z rakom trebušne slinavke.

Sedanja študija raziskuje novo vrsto brahiterapije. Namesto dajanja sevanja z uporabo kovinskega semena ali katetra, avtorji študije preiskujejo uporabo radioaktivnega biopolimera, ki se vbrizga neposredno v tumor. Poleg tega, da je biološko razgradljiv, ima biopolimer edinstveno lastnost – bil je zasnovan tako, da prehaja iz tekočine pri sobni temperaturi v gelasto stanje, ko se segreje na telesno temperaturo. Ko se biopolimer strdi, ostane v tumorju in se ne more zlahka razširiti v okoliška zdrava tkiva.

"Naš biopolimer izhaja iz elastina, bogatega proteina, ki ga najdemo v vezivnih tkivih po naših telesih," je pojasnil prvi avtor Jeff Schaal, Ph.D., ki je vodil to delo na Univerzi Duke. »S spreminjanjem sestave tega biopolimera lahko nadzorujemo natančno temperaturo, kjer prehaja iz tekočine v gel. In ker radioaktivnega polimera ne obdajamo z zaščitnim kovinskim semenom, lahko uporabimo različne – in močnejše – izotope, ki nam omogočajo, da zagotovimo višjo dozo sevanja kot običajna brahiterapija s semeni.«

Radioaktivni izotop, uporabljen pri tem zdravljenju z dokazom koncepta, je jod-131 (ali I-131), ki sprošča visokoenergijske delce, znane kot delci beta. Beta delci povzročajo poškodbe DNK in ubijajo obsevane celice, vendar ne morejo potovati prav daleč – le nekaj milimetrov (zato je toksičnost zunaj cilja omejena). I-131 se že desetletja uporablja za zdravljenje raka ščitnice in ima dobro uveljavljen varnostni profil, je dejal Schaal.

Rak trebušne slinavke se včasih zdravi s kombinacijo obsevanja in specifičnih kemoterapevtskih sredstev, zaradi katerih je obsevanje učinkovitejše. Ta "radiosenzibilizirajoča" zdravila delujejo tako, da podaljšajo proces replikacije celice - še posebej, ko je njena DNK izpostavljena, je pojasnil Schaal. Izpostavljena DNK je bolj občutljiva na sevanje in obstaja večja verjetnost, da jo le-to nepopravljivo poškoduje, kar na koncu povzroči celično smrt.

V kombinaciji z radiosenzibilizirajočim kemoterapevtikom, znanim kot paklitaksel, so avtorji študije ovrednotili svoj radioaktivni biopolimer v več različnih modelih raka trebušne slinavke, skrbno izbranih tako, da odražajo različne vidike raka trebušne slinavke (npr. pogoste mutacije, značilnosti tumorja, gostota tumorja ali odpornost na zdravljenje). Med vsemi testiranimi modeli se je odzvala skoraj vsaka miška, kar pomeni, da so se tumorji skrčili ali popolnoma izginili. »Stopnja odziva, ki smo jo opazili pri naših modelih, je bila brez primere,« je dejal Schaal. "Po temeljitem pregledu literature moramo še najti drug režim zdravljenja, ki bi pokazal tako močan odziv pri številnih in genetsko raznolikih modelih raka trebušne slinavke." Poleg tega se pri nekaterih miših tumorji med študijo nikoli niso vrnili.

Ko so avtorji študije ocenili trenutni režim kliničnega zdravljenja – paklitaksel in obsevanje z zunanjim žarkom – stopnje odziva niso bile niti približno tako impresivne: stopnja rasti tumorja je bila le zavrta, namesto da bi se tumorji zmanjšali ali izginili. »V nasprotju z zunanjim žarkom sevanja, ki se daje v kratkih izbruhih, naš pristop brahiterapije dovaja sevanje neprekinjeno,« je pojasnil Schaal. "Ugotovili smo, da je to neprekinjeno sevanje delcev beta spremenilo mikrookolje tumorja in omogočilo, da je paklitaksel bolje prodrl v jedro tumorja, kar je omogočilo sinergistični terapevtski učinek."

Pomembno je, da raziskovalci med študijo niso opazili nobenih težav z akutno toksičnostjo, saj so se v kritičnih organih pri miših kopičile zanemarljive količine radioaktivnosti. Imajo že poročali da se njihov radioaktivni biopolimer varno biološko razgradi – pri čemer je razpolovna doba gela (približno 95 dni) daleč daljša od razpolovne dobe I-131 (približno osem dni).

Avtorji niso ovrednotili svojega zdravljenja pri metastatski bolezni, vendar bi narava njihovega pristopa omogočila injekcije biopolimera na več lokacijah, kot so tumorske mase v drugih organih. Medtem ko ta študija ostaja v predklinični fazi, si avtorji študije prizadevajo, da bi to zdravljenje premaknili naprej. "Naša skupina je sodelovala s kliničnimi raziskovalci, da bi razvila in optimizirala naš sistem za endoskopsko vodeno dostavo v večjem živalskem modelu," je povedal višji avtor dr. Ashutosh Chilkoti, profesor na Oddelku za biomedicinski inženiring na Univerzi Duke. "Vendar pa je izziv pri uporabi tega - ali katerega koli novega zdravljenja - pri pacientih iskanje podpore za njegovo uporabo v kliničnih preskušanjih."

Ta študija je bila podprta z donacijo NIBIB (R01EB000188) in donacijo Nacionalnega inštituta za raka (NCI; donacija R35CA197616).

(C) NIH