Biomarkery oparte na mikropęcherzykach mogą ulepszyć leczenie raka metodą NIR-PIT

Naukowcy z Uniwersytetu Nagoya w Japonii i ich współpracownicy wykorzystali biomarker oparty na mikropęcherzykach do oceny skuteczności fotoimmunoterapii w bliskiej podczerwieni (NIR-PIT). Wykorzystując ultradźwięki do śledzenia mikropęcherzyków, udało im się zidentyfikować obszary, w których nie zastosowano w pełni leczenia raka. Ich odkrycia sugerują sposoby udoskonalenia NIR-PIT i uczynienia go realną alternatywną metodą leczenia różnych typów nowotworów.

NIR-PIT to innowacyjna metoda leczenia nowotworów, która łączy zastosowanie przeciwciał i światła bliskiej podczerwieni w celu selektywnego niszczenia komórek nowotworowych przy jednoczesnej ochronie zdrowej tkanki. Przeciwciało celuje w białka komórek nowotworowych i wiąże się z nimi, tworząc substancję pochłaniającą światło zwaną IR700. Pod wpływem promieniowania bliskiej podczerwieni IR700 aktywuje i uwalnia energię, która niszczy komórki nowotworowe. NIR-PIT jest piątą metodą leczenia raka, obok chirurgii, radioterapii, chemioterapii i immunoterapii nowotworów. Poprawa leczenia może mieć ważne implikacje dla pacjentów chorych na raka.

Aby skutecznie leczyć nowotwór, lekarze muszą określić optymalny poziom natężenia światła, aby zniszczyć nieprawidłowy wzrost komórek, unikając jednocześnie uszkodzenia zdrowych komórek. Jednak zapewnienie równomiernego napromieniania komórek docelowych podczas zabiegu operacyjnego jest trudne, ponieważ tkanka gospodarza odbija i rozprasza światło. Ponieważ nienarażenie całego guza na promieniowanie świetlne może skutkować niepowodzeniem leczenia, lekarze potrzebują wskaźnika umożliwiającego ocenę jego skuteczności.

Aby określić najlepszy sposób, aby to zrobić, dr Kazuhide Sato ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu w Nagoya i jego współpracownicy przyjrzeli się różnicom w naczyniach nowotworowych w porównaniu z komórkami gospodarza. Poprzednie badania wykazały, że naczynia nowotworowe mają nieregularny kształt, szczeliny międzykomórkowe i słaby drenaż. Podczas leczenia NIR-PIT ten słaby drenaż pomaga nanocząstkom terapeutycznym pozostać w guzie. Następnie przedostaje się do tkanki nowotworowej, powodując efekt terapeutyczny znany jako efekt zwiększonej przepuszczalności i retencji (EPR).

W terapii NIR-PIT szybka śmierć komórek nowotworowych wynikająca z leczenia prowadzi do zwiększonej przepuszczalności naczyń nowotworowych. Powoduje to „super efekt EPR” (SUPR), efekt EPR 24 razy silniejszy niż w przypadku innych zabiegów. Jeśli działanie SUPR obejmuje cały guz, leczenie prawdopodobnie zakończy się sukcesem, natomiast jeśli efekt zostanie ograniczony do określonych obszarów, jest mało prawdopodobne, aby leczenie zakończyło się sukcesem.

Aby to ocenić, sprawdzili, czy przy zwiększonej przepuszczalności możliwe jest zatrzymanie większych nanocząstek fluorescencyjnych, takich jak mikropęcherzyki Sonazoid. Mikropęcherzyki stanowią łatwy sposób pomiaru efektu SUPR, ponieważ można je łatwo wykryć poprzez odbicie od nich sygnałów harmonicznych.

„Badaliśmy, używając dużych cząsteczek fluorescencyjnych o rozmiarach 2 mm i 5 mm” – powiedział Sato. „Odkryliśmy, że retencja danych wzrosła w przypadku obu rozmiarów”. Wykorzystując obrazowanie ultradźwiękowe do śledzenia mikropęcherzyków, stworzyli nowy biomarker, który może mierzyć wpływ SUPR przed leczeniem i po nim oraz oceniać skuteczność NIR-PIT. „Krótko mówiąc, im wyższy wskaźnik retencji, tym większe działanie przeciwnowotworowe NIR-PIT” – wyjaśnił.

Sato ma nadzieję, że ich odkrycie usprawni leczenie pacjentów chorych na raka. „Korzystając z tej nowej koncepcji, możemy potwierdzić i przewidzieć efekty leczenia po napromienianiu światłem NIR” – powiedział. „Jest to szczególnie ważne w przypadku pacjentów otrzymujących nieodpowiednie leczenie. Dodatkowe napromienianie można przeprowadzić elastycznie. Ponieważ w większości szpitali wprowadzono już sprzęt ultradźwiękowy, a mikropęcherzykowy środek kontrastowy zastosowany w tym badaniu został już zatwierdzony, łatwo jest przełożyć tę technologię na Klinika.”

Badania te obejmowały współpracę z kilkoma instytucjami na Uniwersytecie w Nagoi, w tym z Graduate School of Medicine, Institute for Advanced Research, Graduate School of Engineering i Innovation Institutes for the Future Society, a także Instytutem Kwantowych Nauk Przyrodniczych i JST . Opublikowali swoje badania w EBioMedicine (The Lancet).