Ін'єкційний радіоактивний гель працює разом з хіміотерапією для боротьби з раком підшлункової залози, йдеться в дослідженні NIH

«Променеве лікування, як правило, проводиться ззовні, що піддає радіації здорові тканини та обмежує дозу, яку отримує пухлина, що зрештою обмежує її ефективність», — сказав Девід Рампулла, доктор філософії, директор відділу Discovery Science & Technology у NIBIB. «Радіоактивний біоматеріал досліджений у цьому доклінічному дослідженні можна вводити безпосередньо в пухлину, що забезпечує локалізований підхід. Більше того, цей біологічно розкладаний біоматеріал дозволяє отримати вищі кумулятивні дози опромінення, ніж інші імплантаційні методи опромінення».

Брахітерапія, коли джерело радіації поміщається всередину тіла, може використовуватися для лікування кількох різних типів раку. Ранні стадії раку передміхурової залози, наприклад, можна лікувати за допомогою «насіннєвої» брахітерапії, коли багато крихітних металевих насінин, які містять радіоактивну речовину, імплантують у простату. Хоча ці насіння можуть обмежити вплив радіації на здорові тканини, їх металева оболонка запобігає використанню потужних частинок радіації, відомих як альфа- та бета-випромінювачі, які є більш ефективними у знищенні ракових клітин. Крім того, через невеликий розмір для лікування раку передміхурової залози зазвичай потрібно близько 100 насінин (кожне окреме насіння потребує ін’єкції). На сьогодні підходи брахітерапії не покращили клінічних результатів у пацієнтів з раком підшлункової залози.

Поточне дослідження досліджує новий тип брахітерапії. Замість того, щоб доставляти випромінювання за допомогою металевого насіння або катетера, автори дослідження досліджують використання радіоактивного біополімеру, який вводять безпосередньо в пухлину. Крім того, що біополімер здатний біологічно розкладатися, він має унікальну властивість — він був створений для переходу з рідини при кімнатній температурі в гелеподібний стан при нагріванні до температури тіла. Коли біополімер твердне, він залишається всередині пухлини і не може легко поширитися на навколишні здорові тканини.

«Наш біополімер отримано з еластину, великої кількості білка, який міститься в сполучних тканинах нашого тіла», — пояснив перший автор Джефф Шаал, доктор філософії, який проводив цю роботу в Університеті Дьюка. «Змінюючи склад цього біополімеру, ми можемо контролювати точну температуру, коли він переходить із рідини в гель. І оскільки ми не поміщаємо радіоактивний полімер у захисну металеву затравку, ми можемо використовувати інші — і більш потужні — ізотопи, що дозволяє нам забезпечувати вищу дозу опромінення, ніж звичайна затравкова брахітерапія».

Радіоактивний ізотоп, який використовується в цьому дослідженні, це йод-131 (або I-131), який вивільняє частинки високої енергії, відомі як бета-частинки. Бета-частинки спричиняють пошкодження ДНК і вбивають опромінені клітини, але вони не можуть подолати велику відстань — лише на кілька міліметрів (тому токсичність поза цільовою метою обмежена). I-131 використовувався для лікування раку щитовидної залози протягом десятиліть і має добре встановлений профіль безпеки, сказав Шааль.

Рак підшлункової залози іноді лікують комбінацією опромінення та специфічних хіміотерапевтичних засобів, які роблять опромінення більш ефективним. Ці «радіосенсибілізуючі» препарати діють, подовжуючи процес реплікації клітини, зокрема, коли її ДНК піддається впливу, пояснив Шаал. Оголена ДНК більш чутлива до радіації та, швидше за все, буде непоправно пошкоджена, що зрештою призводить до загибелі клітини.

У поєднанні з радіосенсибілізуючим хіміопрепаратом, відомим як паклітаксел, автори дослідження оцінили їхній радіоактивний біополімер у кількох різних моделях раку підшлункової залози, ретельно відібраних для відображення різних аспектів раку підшлункової залози (наприклад, загальні мутації, характеристики пухлини, щільність пухлини або резистентність до лікування). Серед усіх протестованих моделей майже кожна миша відповіла, тобто пухлини або зменшилися, або повністю зникли. «Швидкість відгуків, яку ми спостерігали в наших моделях, була безпрецедентною», — сказав Шаал. «Після ретельного аналізу літератури нам ще належить знайти іншу схему лікування, яка б продемонструвала таку надійну реакцію на численні та генетично різноманітні моделі раку підшлункової залози». Крім того, у деяких мишей пухлини ніколи не поверталися протягом дослідження.

Коли автори дослідження оцінювали поточний клінічний режим лікування — паклітаксел плюс зовнішнє променеве опромінення — показники відповіді були не такими вражаючими: швидкість росту пухлини була лише пригнічена, замість того, щоб пухлини зменшувалися або зникали. «На відміну від зовнішнього променевого випромінювання, яке подається короткими сплесками, наш підхід до брахітерапії забезпечує безперервне випромінювання», — пояснив Шаал. «Ми виявили, що це безперервне випромінювання бета-частинок змінило мікрооточення пухлини та дозволило паклітакселу краще проникати в ядро ​​пухлини, забезпечуючи синергетичний терапевтичний ефект».

Важливо, що дослідники не спостерігали жодних гострих проблем токсичності під час свого дослідження, з незначною кількістю радіоактивності, що накопичувалася в критичних органах у мишей. Вони мають Раніше повідомлялося що їх радіоактивний біополімер безпечно біологічно розкладається — з періодом напіврозпаду гелю (приблизно 95 днів) значно перевищує період напіврозпаду I-131 (приблизно вісім днів).

Автори не оцінювали своє лікування при метастатичному захворюванні, але природа їхнього підходу дозволяла вводити біополімери в різні місця, наприклад, пухлинні маси в інших органах. І хоча це дослідження залишається на доклінічній стадії, автори дослідження працюють над просуванням цього лікування. «Наша група співпрацює з клінічними дослідниками, щоб розробити та оптимізувати нашу систему для ендоскопічної доставки на більшій моделі тварин», — сказав старший автор Ашутош Чілкоті, доктор філософії, професор кафедри біомедичної інженерії Університету Дьюка. «Однак проблема застосування цього або будь-якого нового лікування пацієнтам полягає в тому, щоб знайти підтримку для проведення клінічних випробувань».

Це дослідження було підтримано грантом NIBIB (R01EB000188) і грантом Національного інституту раку (NCI; грант R35CA197616).

(C) NIH