Scoperta del cancro al pancreas? Un impianto radioattivo simile al gel lo cancella nei topi

Gli ingegneri biomedici della Duke University hanno dimostrato il trattamento più efficace per tumore del pancreas mai registrato in modelli murini. Mentre la maggior parte degli studi sui topi considera un successo il semplice arresto della crescita, il nuovo trattamento ha eliminato completamente i tumori nel gene 80% dei topi in diversi tipi di modello, compresi quelli considerati i più difficili da trattare.

L’approccio combina i farmaci chemioterapici tradizionali con un nuovo metodo per irradiare il tumore. Invece di erogare radiazioni da un raggio esterno che viaggia attraverso i tessuti sani, il trattamento impianta lo iodio radioattivo-131 direttamente nel tumore all’interno di un deposito gelatinoso che protegge i tessuti sani e viene assorbito dall’organismo una volta che le radiazioni svaniscono.

I risultati saranno pubblicati online il 19 ottobre sulla rivista Nature Biomedical Engineering.

"Abbiamo effettuato un'analisi approfondita di oltre 1.100 trattamenti in modelli preclinici e non abbiamo mai trovato risultati in cui i tumori si sono ridotti e sono scomparsi come è successo nel nostro", ha affermato Jeff Schaal, che ha condotto la ricerca durante il suo dottorato di ricerca nel laboratorio di Ashutosh Chilkoti, Alan L. Kaganov Distinguished Professor di Ingegneria Biomedica alla Duke. "Quando il resto della letteratura dice che ciò che stiamo vedendo non accade, è allora che sapevamo di avere qualcosa di estremamente interessante."

Nonostante rappresenti solo 3,2% di tutti i casi di cancro, il cancro del pancreas è la terza causa di morte correlata al cancro. È molto difficile da curare perché i suoi tumori tendono a sviluppare mutazioni genetiche aggressive che lo rendono resistente a molti farmaci e in genere viene diagnosticato molto tardi, quando si è già diffuso in altre parti del corpo.

L'attuale trattamento principale combina la chemioterapia, che mantiene le cellule in uno stadio di riproduzione vulnerabile alle radiazioni per periodi di tempo più lunghi, con un fascio di radiazioni mirato al tumore. Questo approccio, tuttavia, è inefficace a meno che una certa soglia di radiazioni non raggiunga il tumore. E nonostante i recenti progressi nel modellare e indirizzare i fasci di radiazioni, quella soglia è molto difficile da raggiungere senza rischiare gravi effetti collaterali.

Un altro metodo provato dai ricercatori prevede l’impianto di un campione radioattivo racchiuso nel titanio direttamente all’interno del tumore. Ma poiché il titanio blocca tutte le radiazioni diverse dai raggi gamma, che viaggiano molto al di fuori del tumore, può rimanere all’interno del corpo solo per un breve periodo di tempo prima che il danno ai tessuti circostanti inizi a vanificare lo scopo.

"Non esiste un buon modo per curare il cancro al pancreas in questo momento", ha detto Schaal, che ora è direttore della ricerca presso Cereius, Inc., una startup biotecnologica di Durham, nella Carolina del Nord, che lavora per commercializzare una terapia radionuclidica mirata attraverso un diverso schema tecnologico.

Per evitare questi problemi, Schaal ha deciso di provare un metodo di impianto simile utilizzando una sostanza composta da polipeptidi simili all’elastina (ELP), che sono catene sintetiche di amminoacidi legati insieme per formare una sostanza simile al gel con proprietà su misura. Poiché gli ELP sono il fulcro del laboratorio Chilkoti, ha potuto collaborare con i colleghi per progettare un sistema di erogazione adatto al compito.

Gli ELP esistono allo stato liquido a temperatura ambiente ma formano una sostanza stabile simile al gel all'interno del corpo umano più caldo. Quando iniettati in un tumore insieme a un elemento radioattivo, gli ELP formano un piccolo deposito che racchiude atomi radioattivi. In questo caso, i ricercatori hanno deciso di utilizzare lo iodio-131, un isotopo radioattivo dello iodio, perché i medici lo utilizzano ampiamente da decenni nei trattamenti medici e i suoi effetti biologici sono ben compresi.

Il deposito ELP racchiude lo iodio-131 e ne impedisce la fuoriuscita nel corpo. Lo iodio-131 emette radiazioni beta, che penetrano nel biogel e depositano quasi tutta la sua energia nel tumore senza raggiungere il tessuto circostante. Nel corso del tempo, il deposito dell’ELP si degrada negli aminoacidi che lo costituiscono e viene assorbito dall’organismo, ma non prima che lo iodio-131 sia decaduto in una forma innocua di xeno.

"La radiazione beta migliora anche la stabilità del biogel ELP", ha detto Schaal. "Ciò aiuta il deposito a durare più a lungo e a rompersi solo dopo che le radiazioni si sono esaurite."

Nel nuovo articolo, Schaal e i suoi collaboratori del laboratorio Chilkoti hanno testato il nuovo trattamento insieme al paclitaxel, un farmaco chemioterapico comunemente usato, per trattare vari modelli murini di cancro al pancreas. Hanno scelto il cancro del pancreas a causa della sua fama di essere difficile da trattare, sperando di dimostrare che il loro impianto tumorale radioattivo crea effetti sinergici con la chemioterapia che la terapia con fasci di radiazioni relativamente di breve durata non produce.

I ricercatori hanno testato il loro approccio su topi con tumori appena sotto la pelle creati da diverse mutazioni note che si verificano nel cancro del pancreas. Lo hanno testato anche su topi che avevano tumori al pancreas, che è molto più difficile da trattare.

Nel complesso, i test hanno rilevato un tasso di risposta 100% in tutti i modelli, con i tumori completamente eliminati in tre quarti dei modelli circa 80% dei tempi. I test inoltre non hanno rivelato effetti collaterali immediatamente evidenti oltre a quelli causati dalla sola chemioterapia.

"Riteniamo che la radiazione costante permetta ai farmaci di interagire con i suoi effetti in modo più forte di quanto consenta la terapia a raggi esterni", ha detto Schaal. “Ciò ci fa pensare che questo approccio potrebbe effettivamente funzionare meglio della terapia con fasci esterni anche per molti altri tumori”.

L’approccio, tuttavia, è ancora nelle sue fasi precliniche iniziali e non sarà presto disponibile per l’uso umano. I ricercatori affermano che il loro prossimo passo saranno sperimentazioni su animali di grandi dimensioni, in cui dovranno dimostrare che la tecnica può essere eseguita con precisione con gli strumenti clinici esistenti e le tecniche endoscopiche su cui i medici sono già formati. In caso di successo, si guarderà ad una sperimentazione clinica di Fase 1 sugli esseri umani.

“Il mio laboratorio lavora allo sviluppo di nuovi trattamenti contro il cancro da quasi 20 anni, e questo lavoro è forse il più entusiasmante che abbiamo fatto in termini di impatto potenziale, poiché il cancro al pancreas in stadio avanzato è impossibile da trattare ed è invariabilmente fatale, " Ha detto Chilkoti. “I pazienti affetti da cancro al pancreas meritano opzioni terapeutiche migliori di quelle attualmente disponibili e sono profondamente impegnato a portare queste soluzioni fino in fondo nella clinica”.

Questa ricerca è stata supportata dal National Institutes of Health (5R01EB000188) e dal National Cancer Institute (R35CA197616).

CITAZIONE: "La brachiterapia tramite un deposito di 131I legato al biopolimero si sinergizza con la nanoparticella Paclitaxel nei tumori pancreatici resistenti alla terapia", Jeffrey L. Schaal, Jayanta Bhattacharyya, Jeremy Brownstein, Kyle C. Strickland, Garrett Kelly, Soumen Saha, Joshua Milligan, Samagya Banskota, Xinghai Li, Wenge Liu, David G. Kirsch, Michael R Zalutsky e Ashutosh Chilkoti. Natura Ingegneria Biomedica, 2022. DOI: 10.1038/s41551-022-00949-4

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

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Fonte articolo originale: WRAL TechWire