Implante tumoral radioativo semelhante a gel oblitera câncer de pâncreas em camundongos

Engenheiros biomédicos da Duke University demonstraram o tratamento mais eficaz para câncer de pâncreas já registrado em modelos de camundongos. Embora a maioria dos testes com ratos considere simplesmente a interrupção do crescimento um sucesso, o novo tratamento eliminou completamente os tumores em 80% dos ratos em vários tipos de modelos, incluindo aqueles considerados os mais difíceis de tratar.

A abordagem combina drogas quimioterápicas tradicionais com um novo método para irradiar o tumor. Em vez de fornecer radiação de um feixe externo que percorre o tecido saudável, o tratamento implanta o iodo-131 radioativo diretamente no tumor dentro de um depósito semelhante a um gel que protege o tecido saudável e é absorvido pelo corpo depois que a radiação desaparece.

Os resultados aparecem on-line em 19 de outubro na revista Natureza Engenharia Biomédica.

“Fizemos um mergulho profundo em mais de 1.100 tratamentos em modelos pré-clínicos e nunca encontramos resultados em que os tumores encolheram e desapareceram como o nosso”, disse Jeff Schaal, que conduziu a pesquisa durante seu doutorado. no laboratório de Ashutosh Chilkoti, o Alan L. Kaganov Distinguished Professor de Engenharia Biomédica na Duke. “Quando o resto da literatura está dizendo que o que estamos vendo não acontece, é quando sabíamos que tínhamos algo extremamente interessante.”

Apesar de representar apenas 3,2% de todos os Câncer casos, câncer de pâncreas é a terceira principal causa de morte relacionada ao câncer. É muito difícil de tratar porque seus tumores tendem a desenvolver mutações genéticas que o tornam resistente a muitos medicamentos, e normalmente é diagnosticado muito tarde, quando já se espalhou para outros locais do corpo.

O principal tratamento atual combina a quimioterapia, que mantém as células em um estágio de reprodução vulneráveis ​​à radiação por mais tempo, com um feixe de radiação direcionado ao tumor. Esta abordagem, no entanto, é ineficaz, a menos que um certo limiar de radiação atinja o tumor. E apesar dos avanços recentes na modelagem e direcionamento de feixes de radiação, esse limite é muito difícil de alcançar sem o risco de efeitos colaterais graves.

Outro método que os pesquisadores tentaram envolve implantar uma amostra radioativa envolta em titânio diretamente dentro do tumor. Mas como o titânio bloqueia toda a radiação, exceto os raios gama, que viajam muito para fora do tumor, ele só pode permanecer dentro do corpo por um curto período de tempo antes que os danos ao tecido circundante comecem a anular o propósito.

“Não há uma boa maneira de tratar o câncer de pâncreas no momento”, disse Schaal, que agora é diretor de pesquisa da Cereius, Inc., uma startup de biotecnologia de Durham, Carolina do Norte, que trabalha para comercializar uma terapia de radionuclídeos direcionada por meio de um esquema de tecnologia diferente.

Para contornar esses problemas, Schaal decidiu tentar um método de implantação semelhante usando uma substância feita de polipeptídeos semelhantes à elastina (ELPs), que são cadeias sintéticas de aminoácidos unidas para formar uma substância semelhante a gel com propriedades personalizadas. Como os ELPs são um foco do laboratório Chilkoti, ele pôde trabalhar com colegas para projetar um sistema de entrega adequado para a tarefa.

Os ELPs existem em estado líquido à temperatura ambiente, mas formam uma substância semelhante a um gel estável dentro do corpo humano mais quente. Quando injetados em um tumor junto com um elemento radioativo, os ELPs formam um pequeno depósito envolvendo átomos radioativos. Nesse caso, os pesquisadores decidiram usar o iodo-131, um isótopo radioativo do iodo, porque os médicos o utilizam amplamente em tratamentos médicos há décadas e seus efeitos biológicos são bem conhecidos.

O depósito ELP envolve o iodo-131 e evita que ele vaze para o corpo. O iodo-131 emite radiação beta, que penetra no biogel e deposita quase toda a sua energia no tumor sem atingir o tecido circundante. Com o tempo, o depósito ELP se degrada em seus aminoácidos constituintes e é absorvido pelo corpo – mas não antes do iodo-131 decaiu em uma forma inofensiva de xenônio.

“A radiação beta também melhora a estabilidade do biogel ELP”, disse Schaal. “Isso ajuda o depósito a durar mais e só se decompõe depois que a radiação é gasta.”

No novo artigo, Schaal e seus colaboradores do laboratório Chilkoti testaram o novo tratamento em conjunto com paclitaxel, um medicamento quimioterápico comumente usado, para tratar vários modelos de camundongos de câncer pancreático. Eles escolheram o câncer de pâncreas por causa de sua infâmia por ser difícil de tratar, na esperança de mostrar que sua radioatividade tumor implante cria efeitos sinérgicos com a quimioterapia que a terapia de feixe de radiação de vida relativamente curta não.

Os pesquisadores testaram sua abordagem em camundongos com câncer logo abaixo da pele, criado por várias mutações diferentes conhecidas por ocorrer no câncer de pâncreas. Eles também testaram em camundongos que tinham tumores no pâncreas, que é muito mais difícil de tratar.

No geral, os testes tiveram uma taxa de resposta de 100% em todos os modelos, com os tumores sendo completamente eliminados em três quartos dos modelos em cerca de 80% das vezes. Os testes também não revelaram efeitos colaterais imediatamente óbvios além do que é causado apenas pela quimioterapia.

“Acreditamos que a constante radiação permite que as drogas interajam com seus efeitos mais fortemente do que a terapia de feixe externo permite”, disse Schaal. “Isso nos faz pensar que essa abordagem pode realmente funcionar melhor do que a terapia de feixe externo para muitos outros tipos de câncer também.”

A abordagem, no entanto, ainda está em seus estágios pré-clínicos iniciais e não estará disponível para uso humano tão cedo. Os pesquisadores dizem que seu próximo passo são grandes testes em animais, onde eles precisarão mostrar que a técnica pode ser feita com precisão com as ferramentas clínicas existentes e técnicas de endoscopia nas quais os médicos já são treinados. Se for bem-sucedido, eles esperam um ensaio clínico de Fase 1 em humanos.

“Meu laboratório vem trabalhando no desenvolvimento de novos tratamentos contra o câncer há quase 20 anos, e este trabalho é talvez o mais empolgante que fizemos em termos de seu impacto potencial, já que o câncer de pâncreas em estágio avançado é impossível de tratar e é invariavelmente fatal. “, disse Chilkoti. “Os pacientes com câncer de pâncreas merecem melhores opções de tratamento do que as disponíveis atualmente, e estou profundamente comprometido em levar isso até a clínica”.