O formă inovativă de fototerapie împotriva tumorilor profunde

Lumina este folosită de mult timp în terapiile curative ale cancerului.  Totuşi, fototerapia – terapia cu lumina – este eficientă doar pentru zonele în care radiaţia luminoasă poate ajunge cu uşurinţă, acest lucru limitându-i activitatea la vindecarea cancerului de piele şi al suprafeţelor la care are acces endoscopul, precum tractul gastrointestinal. 

Cercetătorii de la Universitatea de Medicină din St. Louis, Washington au conceput o metodă prin care să poată pună în practică terapia bazată pe lumină şi asupra ţesuturilor din profunzime, considerate inaccesibile până la ora actuală.

Echipa științifică a testat teoria în laborator, asupra unui cobai cu cancer; în loc să distribuie lumina din exterior, ei au furnizat-o direct celulelor tumorale, în care s-a introdus în prealabil o sursă fotosenzitivă. Atunci când primeşte lumina, aceasta se activează, eliberând radicali liberi pentru a distruge formaţiunea canceroasă.
 
Potrivit specialiştilor, fototerapia pentru tumorile profunde funcţionează eficient şi are puţine efecte adverse. Tehnica pe care se bazează presupune îndreptarea fasciculului de lumină asupra materialelor fotosenzitive, generatoare de radicali liberi extrem de toxici, care provoacă moartea celulară.

Totuşi, timp de zeci de ani,  progresele în domeniu au fost împiedicate de faptul că terapia necesita pătrunderea luminii și oxigenului la un nivel la care era dificil de ajuns.

Astăzi, cercetătorii au creat şi dezvoltat o sursă de lumină ce are la bază fenomenul numit radiaţia Cerenkov, care este responsabilă de culoarea albastră strălucitoare a reactorilor nucleari subacvatici şi care apare în momentul realizării unei tomografii cu emisie de pozitroni (PET) – pentru diagnosticul cancerului. 

Echipa științifică s-a folosit de o metodă cunoscută în prezent – PET cu FDG (fluorodeoxiglucoza), FDG reprezentând sursa de lumină. În cadrul procedurii, pacientului îi este administrată intravenos o doză de FDG,  urmând că acesta să fie supus ulterior unui PET. Substanţa este un zahar cu afinitate pentru celulele tumorale, care îl preiau pentru a-și facilita creșterea rapidă.

Indiferent de localizarea lor în organism, aceste celule vor apărea luminoase la PET, datorită radicalului radioactiv fluorin, atașat la FDG. Unele ipoteze susţin că fluorinul ar produce de asemenea o cantitate suficientă de radiaţie Cerenkov pentru a activa agentul fotosenzitiv, dacă ar fi şi acesta administrat concomitent.

În acest fel, FDG ar avea două roluri:

•     detectează imagistic o tumoră;
•     devine sursă de lumină în fototerapie.

Următoarea etapă pe care trebuiau să o atingă specialiştii în cercetarea lor era găsirea unui material (agent fotosenzitiv) care să devină toxic la radiaţia luminoasă produsă de FDG. Astfel, ei au propus nanoparticulele din dioxid de titan, un mineral cu largă aplicabilitate, fiind folosit în implantul protezei de şold, în compoziția cremei de protecţie solară,  a pastei de dinţi şi în aditivii alimentari.

Avantajul pe care îl oferă este acela că poate genera radicali liberi la contactul cu lumina fără a fi necesară prezența oxigenului. De asemenea, s-a adăugat pe suprafaţa materialului şi titanocen, care să sporească efectele nanoparticulelor. 

Ulterior, nanoparticulele au fost învelite într-o proteină numită transferină  (proteină care leagă fierul în sânge), întrucât celulele tumorale au nevoie de fier pentru a se dezvolta, iar cercetătorii urmăreau facilitarea drumului particulelor către țesutul tumoral țintă.

Testele s-au făcut pe cobai având celule canceroase pulmonare umane şi fibrosarcom (tumoră a ţesutului conjunctiv). Ei au fost injectaţi cu diverse combinaţii:

•     FDG cu nanoparticule (fără medicamentul împotriva cancerului);
•     FDG cu medicamentul împotriva cancerului (fără nanoparticule);
•     FDG cu nanoparticule şi cu medicamentul împotriva cancerului.

Cobaii care au primit FDG cu nanoparticule au supravieţuit 30 de zile, în comparaţie cu cei care nu au fost trataţi, pentru care rata de supravieţuire era de aproximativ 15 zile. Şi cobaii care au primit FDG cu medicamentul împotriva cancerului au supraviețuit 30 zile. 

În mod clar,  cea mai eficientă variantă de tratament a fost ultima,  care a scăzut de 8 ori dimensiunile tumorii după 15 zile. Administrarea de FDG cu nanoparticule şi cu medicamentul împotriva cancerului s-a dovedit a ridica speranța de viață a cobailor cu până la 50 de zile.

În prezenţa luminii, nanoparticulele din dioxid de titan pot distruge tumorile. Totuşi, rezultatul terapeutic se îmbunătățește considerabil la adăugarea medicamentului împotriva cancerului, întrucât împreună vor începe eliberarea de radicali liberi diferiți, care vor creşte rata de distrugere a celulelor canceroase.

De asemenea,  în această combinaţie se utilizează doze mult mai scăzute de medicament, decât cele folosite în chimioterapie.

Efectele toxice adverse sunt puţine, deoarece acțiunea terapeutică se realizează direct la nivelul celulelor tumorale.

Sursa: Nature Nanotechnology