Nowy implant opracowany przez międzynarodowy zespół naukowców może w przyszłości umożliwić wielokrotne dostarczanie terapii bezpośrednio do jamy otrzewnej, gdzie najczęściej rozwija się i rozprzestrzenia rak jajnika. Urządzenie zaprojektowano również tak, aby pozwalało pobierać próbki płynu z otoczenia guza i na bieżąco oceniać odpowiedź na leczenie. Wyniki badań przedklinicznych opublikowano w czasopiśmie „Device”.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jak działa uzupełnialny implant otrzewnowy do leczenia raka jajnika i w jaki sposób dostarcza terapię bezpośrednio do miejsca choroby.
- Jakie są możliwości wielokrotnego podawania terapii komórkowych i biologicznych bez konieczności przeprowadzania kolejnej operacji.
- Jak implant umożliwia pobieranie próbek płynu otrzewnowego i monitorowanie reakcji guza na leczenie.
- Jakie wyniki przyniosły badania przedkliniczne prowadzone przez 70 dni oraz dlaczego urządzenie nie jest jeszcze dostępne dla pacjentek.
Implant do miejscowego leczenia raka jajnika
Rak jajnika należy do nowotworów, które często są rozpoznawane dopiero na zaawansowanym etapie. Początkowe objawy, takie jak wzdęcia, uczucie ucisku w miednicy, ból brzucha, zaburzenia apetytu czy częstsze oddawanie moczu, są nieswoiste. Z tego powodu mogą być przypisywane mniej poważnym dolegliwościom.
Podstawą leczenia zaawansowanego raka jajnika jest zazwyczaj operacja cytoredukcyjna, której celem jest usunięcie możliwie największej ilości tkanki nowotworowej. Następnie stosuje się leczenie systemowe. Problemem pozostają jednak mikroskopijne ogniska choroby, których nie można usunąć chirurgicznie, a także wysokie ryzyko nawrotu.
Odpowiedzią na te wyzwania może być uzupełnialny implant otrzewnowy. Urządzenie opracowali naukowcy z CÚRAM, Research Ireland Centre for Medical Devices działającego na Uniwersytecie w Galway, wraz ze specjalistami z University of Minnesota, Massachusetts Institute of Technology oraz Wyss Institute. Implant ma być umieszczany w jamie otrzewnej, czyli bezpośrednio w przestrzeni, w której może rozwijać się i rozsiewać rak jajnika. Dzięki temu terapia byłaby uwalniana w pobliżu pozostałych ognisk nowotworowych, a nie dostarczana do całego organizmu.
Jak działa uzupełnialny implant otrzewnowy?
Urządzenie wykonano z elastycznego biomateriału, który może dopasować się do wewnętrznych konturów ciała. Jego konstrukcja uwzględnia warunki panujące w jamie brzusznej oraz konieczność ograniczenia mechanicznego podrażniania otaczających tkanek. Porowata membrana umożliwia stopniową i równomierną dyfuzję substancji terapeutycznych do środowiska otrzewnej. Rozwiązanie ma zapewniać miejscowe działanie terapii, jednocześnie zmniejszając ryzyko powikłań mechanicznych.
Implant jest połączony z zewnętrznym portem przechodzącym przez skórę. Za jego pośrednictwem można ponownie uzupełniać urządzenie preparatem leczniczym bez przeprowadzania kolejnej operacji. W praktyce oznacza to możliwość wielokrotnego podawania terapii w miejscu choroby przez kolejne tygodnie lub miesiące. Dr Aoibhín Sheedy, doktorantka CÚRAM na Uniwersytecie w Galway i główna badaczka projektu, powiedziała:
Jednym z najbardziej frustrujących aspektów leczenia raka jajnika jest to, że wiemy, że miejscowe dostarczanie terapii działa lepiej, ale narzędzia, którymi dysponowaliśmy do tej pory, nie były do tego stworzone. Zaprojektowaliśmy ten implant z myślą o pacjentkach z rakiem jajnika. Chcieliśmy implantu, który będzie w stanie wielokrotnie, niezawodnie i z prawdziwą precyzją dostarczać terapie z wykorzystaniem żywych komórek do miejsca guza.
Terapie z wykorzystaniem żywych komórek trafiają bezpośrednio do miejsca choroby
Jednym z najważniejszych założeń projektu było przystosowanie implantu do dostarczania terapii wykorzystujących żywe komórki. Jest to szczególnie wymagające, ponieważ komórki terapeutyczne muszą zachować odpowiednią żywotność i aktywność, a jednocześnie powinny być uwalniane w sposób kontrolowany.
W przypadku raka jajnika miejscowe podawanie terapii może mieć istotne znaczenie. Jama otrzewnej jest jednym z głównych obszarów szerzenia się tego nowotworu. Dostarczenie komórek terapeutycznych lub leków bezpośrednio do tej przestrzeni może więc zwiększyć ich dostępność w mikrośrodowisku guza.
Jednocześnie konstrukcja urządzenia nie ogranicza jego zastosowania wyłącznie do terapii komórkowych. Według twórców implant może zostać przystosowany również do podawania terapii biologicznych oraz innych metod leczenia niewykorzystujących żywych komórek. Podejście takie może umożliwić dobieranie zawartości implantu do charakterystyki choroby oraz reakcji konkretnej pacjentki. Konieczne będzie jednak przeprowadzenie dalszych badań, aby określić, jakie rodzaje terapii można bezpiecznie i skutecznie podawać za pomocą urządzenia.
Implant umożliwia wielokrotne podawanie immunoterapii
Nowoczesne immunoterapie mogą wymagać powtarzanego podawania, jednak dostępne systemy nie zawsze są dostosowane do długotrwałego dostarczania terapii komórkowych i biologicznych do jamy otrzewnej. Kolejne procedury mogą być obciążające dla pacjentek, a uzyskanie dostępu do mikrośrodowiska guza w celu pobrania próbek pozostaje trudne. Opracowany implant ma połączyć obie funkcje. Z jednej strony pozwala uzupełniać terapię, a z drugiej umożliwia pobieranie materiału do analizy za pomocą tego samego portu. Dr Martin Felices, współautor badania i profesor nadzwyczajny medycyny na Uniwersytecie Minnesoty, wyjaśnił:
Kłopot w pracy z nowatorskimi terapiami, takimi jak immunoterapie, w kontekście raka jajnika polega na tym, że wielokrotne podawanie leków odbywa się z użyciem przestarzałych materiałów, które nie są przeznaczone do tego typu leczenia. Pobieranie próbek za pomocą tych systemów jest również bardzo trudne. System podawania, stworzony przez laboratorium dr Eimear Dolan, umożliwia bezpieczniejsze, wielokrotne podawanie terapii komórkowych i biologicznych w kontekście jamy otrzewnej. Pozwala nam również na badanie efektów tych terapii w mikrośrodowisku guza w czasie rzeczywistym, co jest niezwykle ekscytujące.
Badania przedkliniczne: implant działał przez 70 dni
W przeprowadzonych badaniach przedklinicznych implant zachowywał pełną funkcjonalność przez okres do 70 dni. Badacze nie odnotowali powikłań związanych z jego wszczepieniem. Co istotne, zastosowanie urządzenia zapewniało w czasie znacznie lepszą kontrolę guza niż konwencjonalne metody leczenia wykorzystane jako punkt odniesienia. Wyniki wskazują, że wielokrotne miejscowe podawanie terapii może utrzymywać jej działanie w obszarze choroby i ograniczać progresję nowotworu skuteczniej niż dotychczasowe sposoby dostarczania leczenia.
Są to jednak wyniki przedkliniczne. Nie przesądzają one jeszcze o bezpieczeństwie ani skuteczności implantu u pacjentek. Przed rozpoczęciem stosowania urządzenia w praktyce konieczne będą dalsze badania laboratoryjne, ocena długoterminowej biokompatybilności oraz badania kliniczne. Naukowcy będą musieli sprawdzić między innymi ryzyko infekcji związanej z obecnością portu, reakcję tkanek na długotrwałe pozostawienie urządzenia w organizmie oraz możliwość utrzymania stabilności poszczególnych terapii.
Pobieranie próbek płynu z mikrośrodowiska guza
Najbardziej innowacyjnym elementem rozwiązania może być jego dwukierunkowe działanie. Implant nie tylko dostarcza terapię do jamy otrzewnej, ale pozwala również pobierać z niej płyn do analizy. Próbka jest uzyskiwana poprzez delikatne odsysanie za pomocą tego samego zewnętrznego portu, który służy do uzupełniania urządzenia. Dzięki temu lekarze mogliby wielokrotnie oceniać zmiany zachodzące w środowisku guza bez przeprowadzania dodatkowych zabiegów chirurgicznych.
Analiza płynu otrzewnowego może dostarczać informacji dotyczących aktywności komórek układu odpornościowego, obecności markerów nowotworowych oraz reakcji guza na zastosowaną terapię. W przyszłości takie dane mogłyby pomóc wcześniej rozpoznać brak skuteczności leczenia i odpowiednio zmienić strategię terapeutyczną. Prof. Eimear Dolan, profesor nadzwyczajna inżynierii biomedycznej na Uniwersytecie w Galway i współprowadząca badania, powiedziała:
To, co nas najbardziej ekscytuje, to dwukierunkowy charakter tego podejścia. Nie tylko dostarcza ono terapie z wykorzystaniem żywych komórek, ale także pozwala nam stworzyć obraz tego, co dzieje się w przestrzeni otrzewnowej. Klinicyści mogliby dzięki temu śledzić funkcjonowanie komórek układu odpornościowego, czy guz reaguje na leczenie, a następnie odpowiednio dostosowywać leczenie. Do tego rodzaju inteligencji w czasie rzeczywistym nigdy wcześniej nie mieliśmy dostępu w tym kontekście.
Implant może wspierać precyzyjne leczenie raka jajnika
Możliwość regularnego analizowania mikrośrodowiska nowotworu może mieć szczególne znaczenie dla rozwoju medycyny precyzyjnej. Obecnie decyzje dotyczące dalszego leczenia podejmuje się między innymi na podstawie wyników badań obrazowych, markerów oznaczanych we krwi, objawów klinicznych i ogólnego stanu pacjentki.
Implant mógłby uzupełnić te informacje o dane pochodzące bezpośrednio z miejsca choroby. Jeżeli analiza próbki wykaże, że guz nie reaguje zgodnie z oczekiwaniami, lekarze mogliby zmienić rodzaj podawanej terapii, jej dawkę albo częstotliwość uzupełniania urządzenia. Prof. Melissa Geller, profesor ginekologii onkologicznej i zastępca dyrektora ds. badań klinicznych w Masonic Cancer Center na Uniwersytecie Minnesoty oraz współprowadząca badania, podkreśliła:
Ta praca stanowi zmianę w naszym podejściu do leczenia raka jajnika, ponieważ polega na wprowadzaniu terapii bezpośrednio do miejsca choroby, a jednocześnie na obserwowaniu mikrośrodowiska guza w czasie rzeczywistym, co dostarcza ważnych informacji, które pozwalają na precyzyjną opiekę.
Implant wszczepiany podczas operacji usunięcia guza
Według koncepcji przedstawionej przez naukowców urządzenie mogłoby być wszczepiane już podczas pierwszej operacji cytoredukcyjnej. Nie wymagałoby wówczas przeprowadzania oddzielnego zabiegu implantacyjnego. Po usunięciu widocznych ognisk raka implant mógłby służyć do leczenia pozostałych komórek nowotworowych. Terapia byłaby uzupełniana przez port zewnętrzny zgodnie z ustalonym schematem, natomiast próbki płynu otrzewnowego pozwalałyby sprawdzać, co dzieje się w miejscu choroby.
Docelowo urządzenie miałoby pozostawać w organizmie przez dłuższy czas. Mogłoby wówczas wspierać obserwację pacjentki po zakończeniu głównego etapu leczenia, ułatwiać miejscowe wykrywanie sygnałów nawrotu i umożliwiać odpowiednio wczesne ponowne rozpoczęcie terapii.
Taki model wymaga jednak potwierdzenia, że implant można bezpiecznie utrzymywać w organizmie znacznie dłużej niż 70 dni. Szczególnej oceny będzie wymagać również wpływ urządzenia na tkanki, ryzyko zakażenia oraz drożność portu podczas wielokrotnego użytkowania.
Technologia może znaleźć zastosowanie w innych nowotworach
Chociaż implant powstał z myślą o pacjentkach z rakiem jajnika, jego konstrukcja może mieć szersze zastosowanie. Jama otrzewnej jest miejscem rozwoju i rozsiewu także innych nowotworów, w tym raka żołądka, jelita grubego oraz trzustki. Po odpowiednim dostosowaniu urządzenie mogłoby dostarczać różne rodzaje terapii bezpośrednio do ognisk choroby otrzewnowej. Jednocześnie pobieranie płynu umożliwiałoby ocenę lokalnej odpowiedzi na leczenie.
Nie oznacza to jednak, że opracowany implant będzie działał tak samo w przypadku każdego nowotworu. Poszczególne choroby różnią się biologią, mikrośrodowiskiem, podatnością na immunoterapię oraz sposobem rozprzestrzeniania się. Każde potencjalne zastosowanie będzie zatem wymagało odrębnych badań przedklinicznych i klinicznych.
Kiedy implant może trafić do badań klinicznych?
Urządzenie znajduje się obecnie na etapie badań przedklinicznych. Zanim będzie można rozpocząć ocenę implantu u pacjentek, naukowcy muszą potwierdzić jego bezpieczeństwo, biokompatybilność i stabilność podczas długotrwałego użytkowania.
Kolejne etapy powinny również określić optymalny sposób wszczepiania urządzenia, rodzaje terapii możliwe do zastosowania oraz częstotliwość ich podawania. Istotne będzie ponadto opracowanie metod analizy próbek, które pozwolą wiarygodnie oceniać odpowiedź nowotworu i podejmować na tej podstawie decyzje kliniczne. Badacze nie podali terminu rozpoczęcia badań klinicznych. Na obecnym etapie implant należy więc traktować jako obiecującą technologię eksperymentalną, a nie dostępną metodę leczenia raka jajnika.
Główne wnioski
- Międzynarodowy zespół naukowców opracował elastyczny, porowaty implant umieszczany w jamie otrzewnej, który może dostarczać terapię bezpośrednio do obszaru rozwoju raka jajnika.
- Urządzenie łączy się z zewnętrznym portem, dzięki czemu pozwala na wielokrotne uzupełnianie terapii komórkowych i biologicznych bez przeprowadzania następnej operacji.
- Implant umożliwia również pobieranie płynu z jamy otrzewnej, co w przyszłości może pomóc lekarzom oceniać mikrośrodowisko guza i dostosowywać leczenie do reakcji pacjentki.
- W badaniach przedklinicznych urządzenie zachowało funkcjonalność przez maksymalnie 70 dni i zapewniało lepszą kontrolę guza niż metody porównawcze, ale przed zastosowaniem u pacjentek wymaga dalszych badań.
Źródło:
- University of Galway
- https://www.cell.com/device/fulltext/S2666-9986(26)00002-5
