Yeni yaklaşım, geleneksel kemoterapi ilaçlarını yeni bir tümör ışınlama yöntemiyle birleştiriyor.
Dahili radyasyon ve kemoterapinin bir kombinasyonu, birden fazla modelde farelerin %80’indeki tümörleri çözer.
Duke Üniversitesi biyomedikal mühendisleri, fare modellerinde şimdiye kadar kaydedilen en etkili pankreas kanseri tedavisini gösterdiler. Çoğu fare denemesi, büyümeyi durdurmanın bir başarı olduğunu düşünse de, yeni tedavi, tedavisi en zor olanlar da dahil olmak üzere birçok model tipinde farelerin %80’indeki tümörleri tamamen ortadan kaldırdı.
Yaklaşım, geleneksel kemoterapi ilaçlarını tümörü ışınlamak için yeni bir yöntemle birleştiriyor. Tedavi, radyoaktif iyot-131’i, sağlıklı dokudan geçen bir dış ışından radyasyon verilmesinin aksine, sağlıklı dokuyu koruyan ve radyasyon azaldığında vücut tarafından emilen jel benzeri bir depo içinde doğrudan tümöre implante eder.
Araştırma geçtiğimiz günlerde dergide yayınlandı. Doğa Biyomedikal Mühendisliği.
Doktorası sırasında araştırmayı yürüten Jeff Schaal, “Klinik öncesi modellerde 1100’den fazla tedaviyi derinlemesine inceledik ve tümörlerin bizimki gibi küçülüp kaybolduğu sonuçları asla bulamadık” dedi. Ashutosh Chilkoti’nin laboratuvarında, Alan L. Kaganov Duke’ta Seçkin Biyomedikal Mühendisliği Profesörü. “Literatürün geri kalanı, gördüğümüz şeyin gerçekleşmediğini söylediğinde, son derece ilginç bir şeyle karşı karşıya olduğumuzu o zaman anladık.”
Pankreas kanseri, kansere bağlı ölümlerin üçüncü önde gelen nedenidir ancak tüm kanser vakalarının yalnızca %3,2’sini oluşturur. Tümörleri, onu birçok ilaca dirençli hale getiren agresif genetik mutasyonlara sahip olduğundan ve vücudun diğer bölgelerine yayıldıktan sonra genellikle çok geç teşhis edildiğinden tedavisi inanılmaz derecede zordur.
Mevcut lider tedavi, hücreleri üreme aşamasında uzun süre radyasyona karşı savunmasız tutan kemoterapiyi, tümöre yönelik bir radyasyon ışını ile birleştirir. Ancak bu yöntem, tümöre belirli bir düzeyde radyasyon ulaşana kadar etkisizdir. Ayrıca, radyasyon ışını şekillendirme ve hedeflemedeki son gelişmelere rağmen, ciddi yan etkiler riskine girmeden bu eşiğe ulaşmak çok zordur.
Araştırmacıların denediği başka bir yöntem, titanyum kaplı bir radyoaktif numunenin doğrudan tümörün içine yerleştirilmesini içerir. Ancak titanyum, tümörün çok dışına çıkan gama ışınları dışındaki tüm radyasyonları engellediği için, çevre dokulara verilen hasar amacı bozmaya başlamadan önce vücutta yalnızca kısa bir süre kalabilir.
“Şu anda pankreas kanserini tedavi etmenin iyi bir yolu yok,” dedi ve şu anda Kuzey Carolina, Durham’daki bir biyoteknoloji girişimi olan Cereius, Inc.’de araştırma direktörü olan Schaal, hedeflenen bir radyonüklid tedavisini farklı bir teknoloji planı aracılığıyla ticarileştirmek için çalışıyor.
Bu sorunların üstesinden gelmek için Schaal, sentetik zincirler olan elastin benzeri polipeptitlerden (ELP’ler) yapılmış bir madde kullanarak benzer bir implantasyon yöntemi denemeye karar verdi.[{” attribute=””>amino acids bonded together to form a gel-like substance with tailored properties. Because ELPs are a focus of the Chilkoti lab, he was able to work with colleagues to design a delivery system well-suited for the task.
The ELPs exist in a liquid state at room temperature but form a stable gel-like substance within the warmer human body. When injected into a tumor along with a radioactive element, the ELPs form a small depot encasing radioactive atoms. In this case, the researchers decided to use iodine-131, a radioactive isotope of iodine, because doctors have used it widely in medical treatments for decades and its biological effects are well understood.
The ELP depot encases the iodine-131 and prevents it from leaking out into the body. The iodine-131 emits beta radiation, which penetrates the bio gel and deposits almost all its energy into the tumor without reaching the surrounding tissue. Over time, the ELP depot degrades into its constituent amino acids and is absorbed by the body — but not before the iodine-131 has decayed into a harmless form of xenon.
“The beta radiation also improves the stability of the ELP bio gel,” Schaal said. “That helps the depot last longer and only break down after the radiation is spent.”
In the new paper, Schaal and his collaborators in the Chilkoti laboratory tested the new treatment in concert with paclitaxel, a commonly used chemotherapy drug, to treat various mouse models of pancreatic cancer. They chose pancreatic cancer because of its infamy for being difficult to treat, hoping to show that their radioactive tumor implant creates synergistic effects with chemotherapy that relatively short-lived radiation beam therapy does not.
The researchers tested their approach on mice with cancers just under their skin created by several different mutations known to occur in pancreatic cancer. They also tested it on mice that had tumors within the pancreas, which is much more difficult to treat.
Overall, the tests saw a 100% response rate across all models, with the tumors being completely eliminated in three-quarters of the models about 80% of the time. The tests also revealed no immediately obvious side effects beyond what is caused by chemotherapy alone.
“We think the constant radiation allows the drugs to interact with its effects more strongly than external beam therapy allows,” Schaal said. “That makes us think that this approach might actually work better than external beam therapy for many other cancers, too.”
The approach, however, is still in its early preclinical stages and will not be available for human use anytime soon. The researchers say their next step is large animal trials, where they will need to show that the technique can be accurately done with the existing clinical tools and endoscopy techniques that doctors are already trained on. If successful, they look toward a Phase 1 clinical trial in humans.
“My lab has been working on developing new cancer treatments for close to 20 years, and this work is perhaps the most exciting we have done in terms of its potential impact, as late-stage pancreatic cancer is impossible to treat and is invariably fatal,” Chilkoti said. “Pancreatic cancer patients deserve better treatment options than are currently available, and I am deeply committed to taking this all the way into the clinic.”
Reference: “Brachytherapy via a depot of biopolymer-bound 131I synergizes with nanoparticle paclitaxel in therapy-resistant pancreatic tumours” by 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, and Ashutosh Chilkoti, 19 October 2022, Nature Biomedical Engineering.
DOI: 10.1038/s41551-022-00949-4
The study was funded by the National Institutes of Health and the National Cancer Institute.