Terapia fotodinamică se arată promiţătoare în eliminarea tumorilor cancerului. Oamenii de ştiinţă au dezvoltat noi substanţe chimice sensibile la lumină care pot îmbunătăţi radical tratamentul cancerelor agresive, cu efecte secundare minime. În testele pe şoareci, noua terapie a eradicat complet tumorile metastatice ale cancerului de sân.
În lupta continuă împotriva cancerului de sân agresiv, lumina ar putea deveni un aliat neaşteptat. Oamenii de ştiinţă de la Universitatea de stat din Michigan (MSU) şi Universitatea Riverside, din California, au conceput un nou tratament remarcabil care combină doi parteneri improbabili, o sare specializată şi lumina infraroşie apropiată, pentru a viza şi distruge celulele canceroase, lăsând ţesuturile sănătoase nevătămate. Această abordare ar putea transforma modul în care este tratată una dintre cele mai dificile boli din medicină.
În ciuda progreselor înregistrate în tratamentul cancerului în ultimele decenii, cancerul de sân metastatic rămâne deosebit de dificil de tratat. Odată ce cancerul se răspândeşte dincolo de sân la alte organe, tratamentele actuale, cum ar fi chimioterapia, se luptă adesea să ţintească eficient toate celulele canceroase fără a provoca efecte secundare semnificative. Mulţi pacienţi se confruntă cu compromisuri dificile între eficacitatea tratamentului şi calitatea vieţii.
Cancerul de sân metastatic, denumit şi cancer de sân în stadiul 4, apare atunci când celulele canceroase se răspândesc din sân în alte părţi ale corpului, cum ar fi oasele, plămânii, ficatul sau creierul. Acesta este cel mai avansat stadiu al cancerului de sân şi poate fi mai dificil de tratat.
Un nou studiu, publicat recent în Angewandte Chemie International Edition, descrie o abordare inovatoare, numită terapie fotodinamică (PDT). Această nouă metodă de tratament ar putea oferi speranţă pacientelor cu cancer de sân metastatic care se confruntă în prezent cu opţiuni limitate de tratament.
Terapia fotodinamică nu este un concept complet nou în tratamentul cancerului. Ea a fost utilizată încă din anii 1970 pentru anumite tipuri de cancer de piele şi alte afecţiuni. Cu toate acestea, medicamentele PDT actuale prezintă provocări semnificative pentru pacienţi. După tratament, aceştia trebuie să stea în întuneric timp de două până la trei luni, deoarece chiar şi nivelurile scăzute de lumină pot provoca băşici şi arsuri pe piele. De asemenea, multe tratamente existente nu sunt precise în ceea ce priveşte ţintirea celulelor canceroase faţă de ţesutul sănătos.
„Sărurile de cianină-carboran minimizează aceste provocări, oferind o modalitate mai sigură şi mai precisă de a distruge complet tumorile, cruţând în acelaşi timp ţesutul sănătos”, explică profesorul Sophia Lunt, cercetător în domeniul cancerului la MSU, într-un comunicat.
Echipa de cercetare a dezvoltat acest nou tratament prin combinarea a două tipuri diferite de molecule. Prima este un colorant sensibil la lumină numit cianină, care poate fi activat de lumina în infraroşu apropiat. A doua este o moleculă specială bogată în bor, numită carboran, care ajută la stabilizarea compusului şi îl împiedică să deterioreze celulele sănătoase până la activare. Această inginerie atentă a dus la un tratament mai stabil şi mai selectiv.
Aceşti compuşi specializaţi funcţionează ca mici petarde biochimice în interiorul celulelor canceroase. Atunci când sunt expuşi la lumina în infraroşu apropiat la o lungime de undă specifică de 850 nanometri, aceştia generează molecule de oxigen foarte reactive care distrug celulele canceroase din interior, lăsând neatinse celulele sănătoase. Această ţintire precisă reprezintă un progres semnificativ faţă de chimioterapia tradiţională, care poate afecta atât celulele sănătoase, cât şi pe cele canceroase din întregul organism.
„Cel mai interesant lucru este capacitatea de direcţionare a acestei substanţe pe care am creat-o pentru a merge exact acolo unde este nevoie de ea şi a rămâne acolo în timp. În acest fel, ucidem doar celulele chiar acolo unde se află cancerul, fără să dăunăm pacientului”, spune cercetătorul studiului, Vincent Lavallo, profesor de chimie la UC Riverside, specializat în crearea compuşilor carborani.
Cercetătorii au testat extensiv compuşii în studii de laborator folosind mai multe tipuri de celule de cancer de sân. Ei au lucrat cu linii celulare agresive de cancer de sân, inclusiv celule de şoarece 4T1 şi 6DT1 şi celule umane MDA-MB-231. La concentraţii de doar 1 micromol, tratamentul a redus supravieţuirea celulelor canceroase de aproximativ trei ori atunci când a fost activat de lumină.
Ceea ce face acest tratament deosebit de eficient este faptul că acţionează simultan prin mai multe mecanisme. Pe lângă uciderea directă a celulelor canceroase prin generarea de specii reactive de oxigen (ROS), acesta perturbă, de asemenea, centrele de producţie de energie ale celulelor (mitocondrii) şi interferează cu capacitatea acestora de a se răspândi în organism.
Rezultatele de laborator promiţătoare au condus la testarea pe şoareci cu tumori de sân. Folosind şoareci FVB imunocompetenţi cu tumori de sân derivate din celule 6DT1, cercetătorii au constatat că şase runde de tratament PDT au redus substanţial tumorile sau le-au eliminat. În mod important, compuşii au fost eliminaţi rapid din ţesuturile sănătoase, menţinând în acelaşi timp niveluri ridicate în ţesutul tumoral timp de peste 100 de ore, oferind o fereastră de tratament ideală.
Aceastî terapie are potenţialul de a oferi pacienţilor un tratament împotriva cancerului care nu este la fel de dăunător ca chimioterapia şi alte metode tradiţionale.
Terapia fotodinamică tradiţională este limitată în ceea ce priveşte capacitatea sa de a ajunge la tumorile adânc localizate, deoarece utilizează de obicei lungimi de undă ale luminii care pătrund doar câţiva milimetri în ţesutul corpului. Noii compuşi depăşesc această limitare răspunzând la lumina în infraroşu apropiat, care poate ajunge mai adânc în ţesuturi. Acest progres ar putea extinde utilizarea PDT pentru a trata o gamă mai largă de cancere.
Precizia tratamentului provine din capacitatea sa de a exploata o vulnerabilitate naturală a celulelor canceroase. Compuşii sunt absorbiţi în mod specific de canalele proteice numite polipeptide de transport al anionilor organici (OATP), care sunt mai abundente în celulele tumorale decât în celulele sănătoase. Acest mecanism natural de ţintire elimină necesitatea unor substanţe chimice de direcţionare suplimentare costisitoare, utilizate în prezent în tratamentele PDT.
Pe lângă uciderea directă a celulelor canceroase, tratamentul a arătat efecte promiţătoare asupra răspândirii cancerului. Acesta a întrerupt filamentele de F-actină, elemente structurale esenţiale de care celulele canceroase au nevoie pentru a se deplasa, şi a redus expresia proteinelor implicate în metastaze, atunci când cancerul se răspândeşte de la locul iniţial în alte părţi ale corpului. Această acţiune dublă ar putea să o facă deosebit de valoroasă pentru tratarea cancerelor agresive care tind să se răspândească în tot corpul.
„Cercetarea noastră oferă un tratament ţintit, sigur şi rentabil pentru cancerele de sân agresive cu opţiuni limitate de tratament”, spune autorul principal al studiului, Amir Roshanzadeh, student absolvent la MSU. „De asemenea, deschide calea către descoperiri în alte abordări pentru terapia cancerului şi administrarea direcţionată a medicamentelor”.
În perspectivă, echipa de cercetare explorează modalităţi de modificare a acestor compuşi pentru a fi utilizaţi cu alte surse de energie decât lumina, care ar putea pătrunde şi mai adânc în organism.
Deşi sunt necesare studii clinice pe oameni pentru a confirma siguranţa şi eficacitatea terapiei la pacienţi, aceste rezultate iniţiale sugerează că această abordare inovatoare ar putea oferi o nouă speranţă pentru pacienţii cu cancere agresive care au în prezent opţiuni limitate de tratament.
Rezumatul studiului
Echipa de cercetare a adoptat o abordare sistematică pentru dezvoltarea şi testarea noilor compuşi. Mai întâi, au creat în laborator mai multe variante de săruri de cianină-carboran şi au studiat proprietăţile lor de bază. Apoi au testat aceşti compuşi în trei tipuri diferite de celule de cancer de sân - două de la şoareci (celulele 4T1 şi 6DT1) şi una de la om (celulele MDA-MB-231). Folosind microscoape avansate şi alte instrumente analitice, laboratorul MSU a urmărit modul în care compuşii au pătruns în celule, unde s-au acumulat şi ce s-a întâmplat atunci când au fost expuşi la lumină în infraroşu apropiat. Pentru studiile pe animale, echipa a folosit şoareci speciali cu sisteme imunitare funcţionale (şoareci FVB imunocompetenţi) şi au implantat celule de cancer de sân în ţesutul mamaral animalelor pentru a crea un model realist de cancer de sân. Compuşii au fost injectaţi în fluxul sanguin al şoarecilor, iar terapia cu lumină a fost aplicată la fiecare 48 de ore, monitorizându-se cu atenţie dimensiunea tumorii şi potenţialele efecte secundare.
Rezultate
Compuşii au demonstrat o eficacitate remarcabilă atât în testele de laborator, cât şi pe animale. Fără expunerea la lumină, aceştia au provocat daune minime celulelor, chiar şi la concentraţii relativ ridicate. Atunci când au fost activaţi de lumina în infraroşu apropiat de 850 nanometri, aceştia au redus supravieţuirea celulelor canceroase de aproximativ trei ori la o concentraţie de doar 1 micromol. La şoareci, tumorile au dispărut practic după şase runde de tratament, în timp ce tumorile netratate au continuat să crească. Compuşii au prezentat proprietăţi terapeutice ideale, rămânând în ţesutul tumoral timp de peste 100 de ore şi eliminându-se rapid din ţesuturile sănătoase. Aceştia acţionează prin mecanisme multiple, perturbând diverse procese de care celulele canceroase au nevoie pentru a supravieţui şi a se răspândi. Pe parcursul perioadei de testare, nu au fost observate efecte secundare semnificative la şoarecii trataţi.
Limitări
Deşi rezultatele sunt promiţătoare, trebuie luate în considerare câteva limitări importante. Studiul a fost efectuat în principal pe şoareci şi culturi celulare, nu pe pacienţi umani, astfel încât sunt încă necesare studii pe oameni pentru a confirma siguranţa şi eficacitatea acestei terapii. Testele s-au concentrat în special pe cancerul de sân, astfel încât eficacitatea împotriva altor tipuri de cancer rămâne deocamdată necunoscută. Deoarece tratamentul necesită activarea cu lumină, acesta poate fi limitat la cancerele care pot fi atinse de lumină. În plus, efectele pe termen lung şi potenţiala dezvoltare a rezistenţei nu au fost studiate din cauza constrângerilor de timp. Modelele de şoarece, deşi sofisticate, nu pot reproduce perfect condiţiile de cancer uman.
Concluzii
Această cercetare reprezintă un progres semnificativ în terapia fotodinamică prin abordarea mai multor limitări majore ale tratamentelor actuale. Compuşii noi realizează o ţintire mai precisă a celulelor canceroase prin mecanisme naturale de transport şi se elimină mai rapid din ţesuturile sănătoase, reducând potenţial efectele secundare. Aceştia pot genera mai multe tipuri de molecule care ucid cancerul şi pot interfera atât cu supravieţuirea, cât şi cu răspândirea celulelor canceroase. Abordarea poate oferi, de asemenea, avantaje de cost prin eliminarea nevoii de agenţi de ţintire suplimentari. Aceste rezultate sugerează că această abordare ar putea conduce la tratamente mai eficiente şi mai bine tolerate pentru cancerele agresive.
Finanţare
Cercetarea a primit sprijin de la mai multe instituţii din Statele Unite, inclusiv de la Fundaţia Naţională pentru Ştiinţă, Institutul Naţional de Cancer, Institutul Naţional de Ştiinţe ale Sănătăţii Mediului şi Programul de granturi pentru echipamente de la Departamentul american al Agriculturii. Finanţarea suplimentară a venit de la Universitatea de Stat din Michigan şi de la Universitatea din California. Autorii nu au declarat conflicte de interese în desfăşurarea sau raportarea acestei cercetări.
