Naučnici sa Terasaki instituta za biomedicinske inovacije (TIBI) razvili su hidrogel za injekcije ili kateter sa poboljšanim mogućnostima za lečenje hepatocelularnog karcinoma (HCC), smrtonosnog oblika raka jetre. Kao što je opisano u njihovoj nedavnoj publikaciji u časopisu Napredni funkcionalni materijali, ovaj hidrogel koji eluira lek može da obezbedi trajnu, pH zavisnu ko-isporuku lekova i ima mogućnosti za promovisanje antitumorskih imunih odgovora. Ovo smanjuje proliferaciju i rast tumorskih ćelija i nudi efikasnije sredstvo za omogućavanje smrti tumorskih ćelija.
Širom sveta, HCC je vodeći uzrok smrtnih slučajeva povezanih sa rakom, sa procenjenim milionima novih slučajeva HCC koji će biti dijagnostikovan do 2025. Efikasne opcije lečenja ostaju nedostižne. Ako se dijagnostikuje u ranoj fazi, manji tumori jetre mogu se hirurški ukloniti, ali se recidiv tumora javlja kod 70% ovih pacijenata. Transplantacija jetre takođe pruža nadu, ali postoji ogroman nedostatak dostupnih odgovarajućih donatora jetre, a uspešni ishodi se obično primećuju samo u slučajevima rane dijagnoze.
Druga često korišćena metoda lečenja je transarterijska hemoembolizacija ili TACE. U ovoj tehnici, male čestice mikrozrna se isporučuju kroz kateter u arteriju koja snabdeva tumor kiseonikom i krvlju koja sadrži hranljive materije. Čestice blokiraju protok krvi iz arterije i na taj način ograničavaju rast tumora. Istovremeno, čestice mogu poslužiti kao sredstva za isporuku lekova protiv raka koji ciljaju tumorske ćelije; ograničen protok krvi uzrokovan blokadom krvnih sudova takođe služi za koncentrisanje leka oko tumora.
Iako nudi ciljaniji i sigurniji pristup od prethodnih sistemskih hemoterapeutskih pristupa, TACE metoda nije bez inherentnih problema, sa neujednačenom disperzijom zrnaca jer se kuglice mogu raspasti ili agregirati; ovo ograničava njihovu sposobnost da duboko prodre u tumore.
Takođe, isporuka hemoterapeutskih lekova na mesto tumora možda neće biti dovoljna da uništi rast malignog tumora. Ove vrste tumora pokazuju neograničen rast jer su pronašli načine da potisnu normalan sistem imunološkog odgovora tela. Imunoterapeutski lekovi mogu preokrenuti ovu supresiju i ponovo uspostaviti prirodnu imunološku odbranu tela kako bi uništili tumorske ćelije i inhibirali njihov rast.
Imajući u vidu poznate sposobnosti hemoterapeutskog agensa, doksorubicina (DOKS), da unapredi tumorske ćelije za imunogenu ćelijsku smrt, istraživači TIBI-ja su pokušali da dizajniraju sistem za isporuku lekova koji bi mogao da isporučuje i DOKS i imunoterapeutski lek, anti-PD-1, sekvencijalno. na ciljan, održiv i kontrolisani način. Koristeći eksperimente in vitro optimizacije, tim je formulisao želatin hidrogel koji sadrži laponit za ovu svrhu. Laponitna nanoglina ne samo da poboljšava ubrizgavanje, već daje i pH kontrolisanu isporuku.
U narednim in vitro eksperimentima, tim je uspeo da identifikuje optimalnu formulaciju i pH uslove za oslobađanje i DOKS i anti-PD-1 hidrogelom. Takođe su uspeli da utvrde da je oslobađanje DOKS-a od strane hidrogela izazvalo efikasnije primenjivanje antitumorskih imunih odgovora na mestu tumora.
Efikasnost ove hidrogel platforme za isporuku leka je testirana korišćenjem in vivo eksperimenata u kojima su ćelije tumora jetre miša ubrizgane u mišje modele, nakon čega su usledili tretmani sa dvostrukim (DOKS+anti-PD1) i pojedinačnim (DOKS) hidrogelovima. Miševi su praćeni za veličinu tumora i vreme preživljavanja, i otkriveno je da su subjekti tretirani kombinovanim hidrogelovima napunjenim DOKS i anti-PD-1 imali najduže vreme preživljavanja i najmanju veličinu tumora.
Drugi testovi su otkrili da kombinovani hidrogelovi napunjeni lekovima takođe pokazuju najveću infiltraciju antitumorskih imunih ćelija, kao i najveće smanjenje proliferacije tumorskih ćelija i najviše povećan nivo smrti tumorskih ćelija.
„Jedan-dva kombinovana isporuka hemoterapeutskih i imunoterapijskih lekova povećava antitumorsku efikasnost protiv hepatocelularnog karcinoma“, rekao je direktor i izvršni direktor TIBI-ja, dr Ali Khademhosseini, dr. „Naš pristup unapređuje trenutne metode lečenja i nudi novu nadu za pacijente sa ovom smrtonosnom bolešću.“
