O combinaţia de fototerapie şi chimioterapie ar putea oferi o modalitate mai eficientă de combatere a tumorilor agresive.
Pacienţii cu cancer în stadiu avansat trebuie adesea să suporte mai multe runde de diferite tipuri de tratament, care pot provoca efecte secundare nedorite şi care nu sunt întotdeauna eficiente.
În speranţa de a extinde opţiunile de tratament pentru aceşti pacienţi, cercetătorii americani de la MIT (Institutul de tehnologie din Massachusetts) au proiectat particule minuscule care pot fi implantate la locul tumorii, unde furnizează două tipuri de terapie: căldură şi chimioterapie.
Această abordare ar putea evita efectele secundare care apar adesea atunci când chimioterapia este administrată intravenos, iar efectul sinergic al celor două terapii ar putea prelungi durata de viaţă a pacientului mai mult decât administrarea unui tratament pe rând (monoterapie).
În cadrul unui studiu pe şoareci, cercetătorii au arătat că această terapie a eliminat complet tumorile la majoritatea animalelor şi le-a prelungit semnificativ supravieţuirea.
„Unul dintre exemplele în care această tehnologie specială ar putea fi utilă este încercarea de a controla tumorile cu creştere foarte rapidă”, spune Ana Jaklenec, cercetător principal la Institutul Koch pentru Cercetare Integrativă a Cancerului din cadrul MIT, într-un comunicat.
„Scopul ar fi de a obţine un oarecare control asupra acestor tumori pentru pacienţii care nu au prea multe opţiuni, iar acest lucru le-ar putea prelungi viaţa sau cel puţin le-ar permite să aibă o calitate mai bună a vieţii în această perioadă”, a precizat cercetătoarea, care este unul dintre autorii principali ai noului studiu apărut în revista ACS Nano.
Terapie dublă
Pacienţii cu tumori avansate sunt de obicei supuşi unei combinaţii de tratamente, inclusiv chimioterapie, chirurgie şi radiaţii (radioterapie).
Fototerapia este un tratament mai nou care implică implantarea sau injectarea de particule care sunt încălzite cu un laser extern, crescând temperatura acestora suficient de mult pentru a ucide celulele tumorale din apropiere fără a deteriora alte ţesuturi.
Abordările actuale ale fototerapiei în cadrul testelor clinice utilizează nanoparticule de aur, care emit căldură atunci când sunt expuse la lumină în infraroşu apropiat.
Echipa MIT şi-a propus să găsească o modalitate de a administra împreună fototerapia şi chimioterapia, care, în opinia lor, ar putea uşura procesul de tratament pentru pacient şi ar putea avea, de asemenea, efecte sinergice. Ei au decis să utilizeze un material anorganic numit sulfură de molibden ca agent fototerapeutic. Acest material transformă foarte eficient lumina laser în căldură, ceea ce înseamnă că pot fi utilizate lasere de mică putere.
Pentru a crea o microparticulă care să poată administra ambele tratamente, cercetătorii au combinat nanofilmede sulfură de molibden cu doxorubicină, un medicament hidrofil, sau cu violaceină, un medicament hidrofob. Pentru a realiza particulele, disulfura de molibden şi chimioterapicul sunt amestecate cu un polimer numit policaprolactonă şi apoi uscate într-un film care poate fi presat în microparticule de diferite forme şi dimensiuni.
Pentru acest studiu, cercetătorii au creat particule cubice cu o lăţime de 200 de micrometri (aşa cum se vede în imaginea de mai jos).
Odată injectate în locul unei tumori, particulele rămân acolo pe toată durata tratamentului. În timpul fiecărui ciclu de tratament, un laser extern în infraroşu apropiat este utilizat pentru a încălzi particulele. Acest laser poate pătrunde la o adâncime de câţiva milimetri până la centimetri, cu un efect local asupra ţesutului.
„Avantajul acestei platforme este că poate acţiona la cerere într-o manieră pulsatilă”, spune Maria Kanelli, fost postdoctorand la MIT, şi autorul principal al lucrării.
„Îl administrăm o dată printr-o injecţie intra-tumorală, iar apoi, folosind o sursă laser externă, putem activa platforma, eliberând medicamentul şi, în acelaşi timp, realizând ablaţia termică a celulelor tumorale”, explică cercetătoarea.
Pentru a optimiza protocolul de tratament, cercetătorii au utilizat algoritmi de învăţare automată pentru a calcula puterea laserului, timpul de iradiere şi concentraţia agentului fototerapeutic care ar conduce la cele mai bune rezultate.
Acest lucru i-a condus la conceperea unui ciclu de tratament cu laser care durează aproximativ trei minute.
În acest timp, particulele sunt încălzite la aproximativ 50 de grade Celsius, o temperatură suficient de ridicată pentru a ucide celulele tumorale. Tot la această temperatură, matricea polimerică din interiorul particulelor începe să se topească, eliberând o parte din medicamentul de chimioterapie conţinut în matrice.
„Acest sistem laser optimizat prin învăţare automată ne permite cu adevărat să desfăşurăm chimioterapie localizată în doze mici, valorificând penetrarea profundă în ţesuturi a luminii în infraroşu apropiat pentru terapia fototermală pulsatilă, la cerere. Acest efect sinergic are ca rezultat o toxicitate sistemică scăzută în comparaţie cu regimurile convenţionale de chimioterapie”, spune Neelkanth Bardhan, cercetător ştiinţific în cadrul Cercetări inovatoare în cancer (Break Through Cancer) din cadrul laboratorului MTI şi al doilea autor al lucrării.
Eliminarea tumorilor
Cercetătorii au testat tratamentul cu microparticule la şoareci care au fost injectaţi cu un tip agresiv de celule canceroase din tumori de sân triplu negativ. Odată ce tumorile s-au format, cercetătorii au implantat aproximativ 25 de microparticule per tumoră, apoi au efectuat tratamentul cu laser de trei ori, cu trei zile între fiecare tratament.
„Aceasta este o demonstraţie puternică a utilităţii sistemelor de materiale sensibile la infraroşu apropiat”, spune Angela Belcher, profesor de inginerie biologică şi ştiinţa şi ingineria materialelor, şi cercetător la Institutul Koch, care a lucrat anterior la sisteme de imagistică în infraroşu apropiat pentru aplicaţii de diagnostic şi tratament în cancerul ovarian.
„Controlul eliberării medicamentului la intervale de timp cu ajutorul luminii, după o singură doză de injectare a particulelor, este o procedură care schimbă actualele abordări pentru opţiuni de tratament mai puţin dureroase şi poate duce la o mai bună complianţă a pacienţilor”, a precizat ea.
La şoarecii care au primit acest tratament, tumorile au fost complet eradicate, iar animalele au trăit mult mai mult decât cei care au primit doar chimioterapie sau fototerapie, sau niciun tratament. Şoarecii care au fost supuşi tuturor celor trei cicluri de tratament s-au descurcat, de asemenea, mult mai bine decât cei care au primit un singur tratament cu laser.
Polimerul utilizat pentru fabricarea particulelor este biocompatibil şi a fost deja aprobat de Administraţia americană pentru alimente şi medicamente (FDA) pentru dispozitive medicale.
Cercetătorii speră acum să testeze particulele pe modele animale mai mari, cu scopul de a le evalua în cele din urmă în studii clinice (la om). Ei se aşteaptă ca acest tratament să poată fi util pentru orice tip de tumoră solidă, inclusiv pentru cele metastatice.
