Haimasyövän läpimurto? Geelimäinen radioaktiivinen implantti tuhoaa sen hiirissä

Duken yliopiston biolääketieteen insinöörit ovat osoittaneet tehokkaimman hoidon haimasyöpä koskaan tallennettu hiirimalleihin. Vaikka useimmat hiirikokeet pitävät yksinkertaisesti kasvun pysäyttämistä onnistuneena, uusi hoito eliminoi täysin kasvaimet 80%-hiiristä useissa mallityypeissä, mukaan lukien vaikeimmin hoidettavissa olevat.

Lähestymistapa yhdistää perinteiset kemoterapialääkkeet uuteen menetelmään kasvaimen säteilyttämiseksi. Sen sijaan, että se antaisi säteilyä ulkoisesta säteestä, joka kulkee terveen kudoksen läpi, hoito implantoi radioaktiivista jodi-131:tä suoraan kasvaimeen geelimäisessä varastotilassa, joka suojaa tervettä kudosta ja imeytyy kehoon säteilyn häviämisen jälkeen.

Tulokset ilmestyvät verkossa 19. lokakuuta Nature Biomedical Engineering -lehdessä.

"Sukelsimme syvälle yli 1100 hoitoon prekliinisissä malleissa, emmekä koskaan löytäneet tuloksia, joissa kasvaimet kutistuivat ja katosivat kuten meidän", sanoi Jeff Schaal, joka suoritti tutkimuksen tohtorintutkinnon aikana laboratoriossa. Ashutosh Chilkoti, Duken biolääketieteen tekniikan arvostettu professori Alan L. Kaganov. "Kun muu kirjallisuus sanoo, että sitä, mitä näemme, ei tapahdu, silloin tiesimme, että meillä on jotain erittäin mielenkiintoista."

Vaikka haimasyöpä on vain 3,21 TP3T kaikista syöpätapauksista, se on kolmanneksi yleisin syöpään liittyvien kuolemien syy. Sitä on erittäin vaikea hoitaa, koska sen kasvaimiin kehittyy aggressiivisia geneettisiä mutaatioita, jotka tekevät siitä resistentin monille lääkkeille, ja se diagnosoidaan tyypillisesti hyvin myöhään, kun se on jo levinnyt muihin kehon osiin.

Nykyisessä johtavassa hoidossa yhdistyvät kemoterapia, joka pitää solut lisääntymisvaiheessa alttiina säteilylle pidemmän aikaa, ja kasvaimeen kohdistettu säteilysäde. Tämä lähestymistapa on kuitenkin tehoton, ellei tietty säteilykynnys saavuta kasvainta. Ja huolimatta viimeaikaisista edistysaskeleista säteilysäteiden muotoilussa ja kohdistamisessa, tämä kynnys on erittäin vaikea saavuttaa ilman vakavien sivuvaikutusten riskiä.

Toinen menetelmä, jota tutkijat ovat kokeilleet, sisältää titaanilla päällystetyn radioaktiivisen näytteen implantoinnin suoraan kasvaimeen. Mutta koska titaani estää kaiken muun säteilyn paitsi gammasäteilyn, joka kulkee kauas kasvaimen ulkopuolelle, se voi pysyä kehossa vain lyhyen aikaa, ennen kuin ympäröivän kudoksen vauriot alkavat tuhota tarkoituksen.

"Tällä hetkellä ei vain ole hyvää tapaa hoitaa haimasyöpää", sanoi Schaal, joka on nyt tutkimusjohtaja Cereius Inc:ssä, Durhamissa, Pohjois-Carolinassa bioteknologian startupissa, joka pyrkii kaupallistamaan kohdennettua radionuklidihoitoa eri teknologian avulla.

Näiden ongelmien kiertämiseksi Schaal päätti kokeilla samanlaista implantointimenetelmää käyttämällä ainetta, joka on valmistettu elastiinin kaltaisista polypeptideistä (ELP), jotka ovat synteettisiä aminohappoketjuja, jotka on sidottu yhteen muodostaen geelimäisen aineen, jolla on räätälöidyt ominaisuudet. Koska ELP:t ovat Chilkoti-laboratorion painopiste, hän pystyi suunnittelemaan kollegoidensa kanssa tehtävään hyvin sopivan toimitusjärjestelmän.

ELP:t ovat nestemäisessä tilassa huoneenlämpötilassa, mutta ne muodostavat vakaan geelimäisen aineen lämpimämmässä ihmiskehossa. Kun ELP:t ruiskutetaan kasvaimeen radioaktiivisen elementin kanssa, ne muodostavat pienen varaston, joka ympäröi radioaktiivisia atomeja. Tässä tapauksessa tutkijat päättivät käyttää jodi-131:tä, jodin radioaktiivista isotooppia, koska lääkärit ovat käyttäneet sitä laajasti lääketieteellisissä hoidoissa vuosikymmeniä ja sen biologiset vaikutukset tunnetaan hyvin.

ELP-varasto sulkee jodi-131:n ja estää sitä vuotamasta ulos kehoon. Jodi-131 säteilee beetasäteilyä, joka tunkeutuu biogeelin läpi ja tallentaa lähes kaiken energiansa kasvaimeen saavuttamatta ympäröivään kudokseen. Ajan myötä ELP-varasto hajoaa sen muodostaviksi aminohapoiksi ja imeytyy elimistöön – mutta ei ennen kuin jodi-131 on hajonnut vaarattomaksi ksenoniksi.

"Beetasäteily parantaa myös ELP-biogeelin vakautta", Schaal sanoi. "Se auttaa varastoa kestämään pidempään ja hajoamaan vasta, kun säteily on kulunut."

Uudessa paperissa Schaal ja hänen työtoverinsa Chilkotin laboratoriossa testasivat uutta hoitoa yhdessä paklitakselin, yleisesti käytetyn kemoterapialääkkeen, kanssa haimasyövän erilaisten hiirimallien hoitoon. He valitsivat haimasyövän sen huonon maineen vuoksi, että sitä on vaikea hoitaa. He toivoivat osoittavansa, että heidän radioaktiivisen kasvainimplantaattinsa luo synergistisiä vaikutuksia kemoterapian kanssa, jota suhteellisen lyhytikäinen sädehoito ei tuota.

Tutkijat testasivat lähestymistapaansa hiirillä, joiden ihon alla oli syöpiä, jotka johtuivat useista erilaisista haimasyövässä esiintyvistä mutaatioista. He testasivat sitä myös hiirillä, joilla oli kasvaimia haimassa, mikä on paljon vaikeampaa hoitaa.

Kaiken kaikkiaan testeissä havaittiin 100%-vaste kaikissa malleissa, ja kasvaimet eliminoituivat kokonaan kolmessa neljäsosassa malleista noin 80%:stä. Testit eivät myöskään paljastaneet mitään välittömiä ilmeisiä sivuvaikutuksia sen lisäksi, mitä pelkkä kemoterapia aiheuttaa.

"Uskomme, että jatkuva säteily sallii lääkkeiden vuorovaikutuksen vaikutustensa kanssa voimakkaammin kuin ulkoinen sädehoito sallii", Schaal sanoi. "Tämä saa meidät ajattelemaan, että tämä lähestymistapa saattaa itse asiassa toimia paremmin kuin ulkoinen sädehoito myös monissa muissa syöpissä."

Lähestymistapa on kuitenkin vielä varhaisessa prekliinisessä vaiheessaan, eikä sitä ole saatavilla ihmiskäyttöön lähiaikoina. Tutkijat sanovat, että heidän seuraava askeleensa on suuret eläinkokeet, joissa heidän on osoitettava, että tekniikka voidaan tehdä tarkasti olemassa olevilla kliinisillä työkaluilla ja endoskopiatekniikoilla, joihin lääkärit ovat jo koulutettuja. Jos se onnistuu, he odottavat vaiheen 1 kliinistä tutkimusta ihmisillä.

"Laboratoriossani on kehitetty uusia syöpähoitoja lähes 20 vuotta, ja tämä työ on ehkä jännittävin, mitä olemme tehneet mahdollisten vaikutustensa kannalta, koska myöhäisvaiheen haimasyöpä on mahdoton hoitaa ja se on poikkeuksetta kuolemaan johtava. Chilkoti sanoi. "Haimasyöpäpotilaat ansaitsevat nykyistä parempia hoitovaihtoehtoja, ja olen syvästi sitoutunut viemään tämän klinikalle asti."

Tätä tutkimusta tukivat National Institutes of Health (5R01EB000188) ja National Cancer Institute (R35CA197616).

SITAITE: "Brakyterapia biopolymeeriin sidotun 131I:n varaston kautta synergisoi nanopartikkelipaklitakselin kanssa terapiaresistenteissä haimakasvaimissa", Jeffrey L. Schaal, Jayanta Bhattacharyya, Jeremy Brownstein, Kyle C. Strickland, Samaa Mill Sa Kelly, Josu Mill Saga. Banskota, Xinghai Li, Wenge Liu, David G. Kirsch, Michael R Zalutsky ja Ashutosh Chilkoti. Nature Biomedical Engineering, 2022. DOI: 10.1038/s41551-022-00949-4

Linkki: https://www.nature.com/articles/s41551-022-00949-4

Duke Image

Alkuperäinen artikkelin lähde: WRAL TechWire