迄今为止最有效的治疗方法:新型放射性肿瘤植入物消除胰腺癌

【字体: 时间:2022年12月06日 来源:Nature Biomedical Engineering

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  这种新方法结合了传统的化疗药物和一种新的肿瘤照射方法。

  


在多个模型中,内部放疗和化疗的结合可以溶解80%的小鼠的肿瘤。

杜克大学生物医学工程师在小鼠模型中证明了迄今为止最有效的胰腺癌治疗方法。虽然大多数小鼠试验认为仅仅停止生长就能成功,但这种新疗法在许多模型类型的80%小鼠身上完全消除了肿瘤,包括那些被认为最难治疗的小鼠。

该方法将传统化疗药物与一种新的肿瘤照射方法相结合。这种治疗方法是将放射性碘-131直接植入肿瘤凝胶状储存器内,保护健康组织,并在辐射消退后被人体吸收,而不是通过外部光束照射健康组织。

这项研究最近发表在《Nature Biomedical Engineering》杂志上。

“我们对1100多个临床前模型的治疗方法进行了深入研究,从来没有发现肿瘤像我们的那样缩小和消失的结果,”Jeff Schaal说。他在杜克大学生物医学工程艾伦·l·卡加诺夫特级教授Ashutosh Chilkoti的实验室进行了这项研究,并在那里获得了博士学位。“当其他文献说我们所看到的情况没有发生时,我们就知道我们发现了一些非常有趣的东西。”

胰腺癌是癌症相关死亡的第三大原因,但仅占所有癌症病例的3.2%。它的治疗非常困难,因为它的肿瘤往往具有侵略性的基因突变,使其对许多药物产生耐药性,而且通常在扩散到身体其他部位后才被发现。 

目前领先的治疗方法结合了化疗,化疗使细胞处于生殖阶段,在很长一段时间内容易受到辐射,同时向肿瘤发射辐射束。然而,这种方法是无效的,直到一定水平的辐射到达肿瘤。此外,尽管最近在辐射束成型和瞄准方面取得了突破,但在不冒严重副作用风险的情况下达到这一阈值是非常具有挑战性的。

研究人员尝试过的另一种方法是将钛包裹的放射性样本直接植入肿瘤内。但是,由于钛能阻挡除伽马射线以外的所有辐射,而伽马射线会传播到肿瘤外很远的地方,所以它只能在周围组织受损之前在体内停留很短的一段时间。

Schaal现在是Cereius公司的研究主管,Cereius公司是北卡罗莱纳州达勒姆的一家生物技术初创公司,致力于通过不同的技术方案实现靶向放射性核素疗法的商业化。

为了避开这些问题,Schaal决定尝试一种类似的植入方法,使用一种由类弹性多肽(ELPs)制成的物质,这种物质是由合成的氨基酸链结合在一起,形成具有定制属性的凝胶状物质。由于ELPs是Chilkoti实验室的一个重点,他能够与同事们一起设计一个非常适合这项任务的传输系统。

ELPs在室温下以液体状态存在,但在较温暖的人体中会形成稳定的凝胶状物质。当将ELPs和放射性元素一起注射到肿瘤中时,ELPs会形成一个小仓库,将放射性原子包裹起来。在这种情况下,研究人员决定使用碘-131,一种碘的放射性同位素,因为几十年来医生们在医疗中广泛使用它,它的生物效应也很清楚。

ELP仓库将碘-131包裹起来,防止它泄漏到体内。碘-131发出贝塔辐射,它能穿透生物凝胶,并在不到达周围组织的情况下将几乎所有的能量沉积到肿瘤中。随着时间的推移,ELP储存库会降解为其组成氨基酸并被人体吸收——但在此之前碘-131已经衰变为一种无害的氙形式。

Schaal说:“β辐射也提高了ELP生物凝胶的稳定性。这有助于储物库保存更长时间,只有在辐射耗尽后才会分解。”

在这篇新论文中,Schaal和他在Chilkoti实验室的合作者测试了这种新疗法与紫杉醇(一种常用的化疗药物)的协同作用,以治疗各种小鼠胰腺癌模型。他们选择胰腺癌是因为其难以治疗的恶名,希望证明他们的放射性肿瘤植入物能与化疗产生协同效应,而相对短命的放射束疗法则不能。

研究人员在小鼠身上测试了他们的方法,这些小鼠皮肤下的癌症是由几种已知发生在胰腺癌中的不同突变引起的。他们还在患有胰腺肿瘤的老鼠身上进行了测试,因为胰腺肿瘤更难治疗。

总体而言,测试在所有模型中都看到了100%的响应率,其中四分之三的模型在80%的时间内完全消除了肿瘤。测试还显示,除了化疗本身所引起的副作用外,没有立即出现明显的副作用。

Schaal说:“我们认为持续的辐射使药物与其效果的相互作用比外部束疗法更强。这让我们认为,对于许多其他癌症来说,这种方法实际上可能比外部光束疗法更有效。”

然而,这种方法仍处于早期临床前阶段,短期内无法用于人体。研究人员表示,他们的下一步是进行大型动物试验,在那里他们需要证明该技术可以精确地使用现有的临床工具和医生已经接受过培训的内窥镜技术。如果成功,他们将进行第一阶段的人体临床试验。

Chilkoti说:“我的实验室近20年来一直致力于开发新的癌症治疗方法,就其潜在影响而言,这项工作可能是我们所做的最令人兴奋的工作,因为晚期胰腺癌不可能治疗,而且总是致命的。胰腺癌患者应该得到比目前更好的治疗选择,我坚定地致力于将这种方法一直带到临床。”

参考文献:

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.

             

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