Fototerapi ve kemoterapinin kombinasyonu agresif tümörlerle mücadelede daha etkili bir yol sunabilir.

Son evre kanser hastaları, genellikle farklı tedavi türlerinin birden fazla turuna katlanmak zorunda kalırlar; bu da istenmeyen yan etkilere neden olabilir ve her zaman işe yaramayabilir.

Bu hastalar için tedavi seçeneklerini genişletme umuduyla MIT araştırmacıları, tümör bölgesine yerleştirilebilen ve iki tür tedavi uygulayabilen küçük parçacıklar tasarladılar: ısı ve kemoterapi.

Bu yaklaşım, kemoterapi intravenöz olarak verildiğinde sıklıkla görülen yan etkilerden kaçınabilir ve iki tedavinin sinerjik etkisi, hastanın yaşam süresini tek seferde bir tedavi vermekten daha uzun süre uzatabilir. Fareler üzerinde yapılan bir çalışmada, araştırmacılar bu tedavinin hayvanların çoğunda tümörleri tamamen ortadan kaldırdığını ve yaşam sürelerini önemli ölçüde uzattığını gösterdi.

MIT’nin Koch Bütünleşik Kanser Araştırmaları Enstitüsü’nde baş araştırmacı olan Ana Jaklenec, “Bu özel teknolojinin yararlı olabileceği örneklerden biri, gerçekten hızlı büyüyen tümörlerin büyümesini kontrol etmeye çalışmaktır” diyor. “Amaç, pek fazla seçeneği olmayan hastalar için bu tümörler üzerinde bir miktar kontrol sağlamak ve bu, ya yaşamlarını uzatabilir ya da en azından bu dönemde daha iyi bir yaşam kalitesine sahip olmalarını sağlayabilir.”

Jaklenec, James Mason Crafts Biyolojik Mühendislik ve Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Profesörü ve Koch Enstitüsü üyesi Angela Belcher ve MIT Enstitüsü Profesörü ve Koch Enstitüsü üyesi Robert Langer ile birlikte yeni çalışmanın kıdemli yazarlarından biridir. Eski bir MIT doktora sonrası araştırmacısı olan Maria Kanelli, bugün ACS Nano dergisinde yayınlanan makalenin baş yazarıdır .

Çift terapi

İleri tümörlü hastalar genellikle kemoterapi, cerrahi ve radyasyon gibi tedavilerin bir kombinasyonundan geçerler. Fototerapi, harici bir lazerle ısıtılan parçacıkların implante edilmesini veya enjekte edilmesini içeren, sıcaklıklarını diğer dokulara zarar vermeden yakındaki tümör hücrelerini öldürecek kadar yükselten daha yeni bir tedavidir.

Klinik çalışmalarda fototerapiye yönelik güncel yaklaşımlar, yakın kızılötesi ışığa maruz kaldığında ısı yayan altın nanopartiküllerinden yararlanmaktadır.

MIT ekibi, tedavi sürecini hasta için daha kolay hale getirebileceğini ve sinerjik etkilere sahip olabileceğini düşündükleri fototerapi ve kemoterapiyi birlikte sunmanın bir yolunu bulmak istedi. Fototerapötik ajan olarak molibden sülfür adı verilen inorganik bir malzeme kullanmaya karar verdiler. Bu malzeme lazer ışığını ısıya çok verimli bir şekilde dönüştürüyor, bu da düşük güçlü lazerlerin kullanılabileceği anlamına geliyor.

Bu iki işlemi de sağlayabilecek bir mikropartikül oluşturmak için araştırmacılar, molibden disülfür nanotabakalarını hidrofilik bir ilaç olan doksorubisin veya hidrofobik bir ilaç olan violacein ile birleştirdiler. Partikülleri oluşturmak için molibden disülfür ve kemoterapötik, polikaprolakton adı verilen bir polimerle karıştırılır ve daha sonra farklı şekil ve boyutlarda mikropartiküllere preslenebilen bir filme kurutulur.

Bu çalışma için araştırmacılar 200 mikron genişliğinde kübik parçacıklar oluşturdular. Bir tümör bölgesine enjekte edildikten sonra parçacıklar tedavi boyunca orada kalır. Her tedavi döngüsü sırasında parçacıkları ısıtmak için harici bir yakın kızılötesi lazer kullanılır. Bu lazer, doku üzerinde yerel bir etkiyle birkaç milimetreden santimetreye kadar bir derinliğe nüfuz edebilir.

Kanelli, “Bu platformun avantajı, talep üzerine atımlı bir şekilde hareket edebilmesidir,” diyor. “Bunu bir kez tümör içi enjeksiyonla uyguluyorsunuz ve ardından harici bir lazer kaynağı kullanarak platformu etkinleştirebilir, ilacı serbest bırakabilir ve aynı zamanda tümör hücrelerinin termal ablasyonunu sağlayabilirsiniz.”

Tedavi protokolünü optimize etmek için araştırmacılar, en iyi sonuçlara yol açacak lazer gücünü, ışınlama süresini ve fototerapötik ajanın konsantrasyonunu belirlemek amacıyla makine öğrenme algoritmalarını kullandılar.

Bu onları yaklaşık üç dakika süren bir lazer tedavi döngüsü tasarlamaya yöneltti. Bu süre zarfında, parçacıklar tümör hücrelerini öldürmeye yetecek kadar sıcak olan yaklaşık 50 santigrat dereceye kadar ısıtılır. Ayrıca bu sıcaklıkta, parçacıkların içindeki polimer matris erimeye başlar ve matriste bulunan kemoterapi ilacının bir kısmını serbest bırakır.

“Bu makine öğrenimi optimize edilmiş lazer sistemi, pulsatil, talep üzerine fototermal terapi için yakın kızılötesi ışığın derin doku penetrasyonundan yararlanarak düşük dozlu, lokalize kemoterapiyi dağıtmamızı gerçekten sağlıyor. Bu sinerjik etki, geleneksel kemoterapi rejimlerine kıyasla düşük sistemik toksisiteyle sonuçlanıyor,” diyor Belcher Laboratuvarı’nda Break Through Cancer araştırma bilimcisi ve makalenin ikinci yazarı Neelkanth Bardhan.

Tümörlerin ortadan kaldırılması

Araştırmacılar, üçlü negatif meme tümörlerinden agresif bir kanser hücresi türü enjekte edilen farelerde mikropartikül tedavisini test ettiler. Tümörler oluştuğunda, araştırmacılar tümör başına yaklaşık 25 mikropartikül yerleştirdiler ve ardından lazer tedavisini üç kez gerçekleştirdiler, her tedavi arasında üç gün vardı.

“Bu, yakın kızılötesine duyarlı malzeme sistemlerinin yararlılığının güçlü bir göstergesidir,” diyor Bardhan ile birlikte daha önce yumurtalık kanserinde tanı ve tedavi uygulamaları için yakın kızılötesi görüntüleme sistemleri üzerinde çalışmış olan Belcher. “Sadece bir doz partikül enjeksiyonundan sonra, zamanlanmış aralıklarla ışıkla ilaç salınımını kontrol etmek, daha az ağrılı tedavi seçenekleri için oyunun kurallarını değiştiriyor ve daha iyi hasta uyumuna yol açabilir.”

Bu tedaviyi alan farelerde tümörler tamamen yok oldu ve fareler, sadece kemoterapi veya fototerapi alan veya hiç tedavi görmeyen farelerden çok daha uzun yaşadılar. Üç tedavi döngüsünün hepsinden geçen fareler, sadece bir lazer tedavisi gören farelerden çok daha iyi durumdaydı.

Parçacıkları yapmak için kullanılan polimer biyouyumludur ve tıbbi cihazlar için FDA onayı almıştır. Araştırmacılar şimdi parçacıkları daha büyük hayvan modellerinde test etmeyi ve sonunda klinik deneylerde değerlendirmeyi umuyorlar. Bu tedavinin metastatik tümörler de dahil olmak üzere her türlü katı tümör için yararlı olabileceğini düşünüyorlar.

Araştırma Bodossaki Vakfı, Onassis Vakfı, Mazumdar-Shaw Uluslararası Onkoloji Bursu, Ulusal Kanser Enstitüsü Bursu ve Ulusal Kanser Enstitüsü’nden Koch Enstitüsü Destek (temel) Hibesi tarafından finanse edildi.

Kaynak ve devamını incelemek için Buraya tıklayabilirsin.