Γλοιοβλάστωμα: Ηχοκύματα μεταφέρουν πειραματική θεραπεία απευθείας στον εγκέφαλο

Ερευνητές του Ολοκληρωμένου Κέντρου Καρκίνου του Πανεπιστημίου της Βιρτζίνια ανέπτυξαν μια πειραματική στρατηγική για την αντιμετώπιση του γλοιοβλαστώματος, του συχνότερου και πιο επιθετικού κακοήθους όγκου του εγκεφάλου στους ενήλικες. Η νέα προσέγγιση ενδέχεται να βοηθήσει στην αντιμετώπιση ορισμένων από τα σημαντικότερα εμπόδια που περιορίζουν την αποτελεσματικότητα των υφιστάμενων θεραπειών για τον καρκίνο του εγκεφάλου.

Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον Roger Abounader, MD, PhD, του Πανεπιστημίου της Βιρτζίνια, εντόπισε μικροσκοπικά γενετικά μόρια, γνωστά ως microRNA, τα οποία μπορούν να παρεμβαίνουν σε διάφορα γονίδια που ευθύνονται για την ανάπτυξη και την εξέλιξη του γλοιοβλαστώματος. Για να μεταφέρουν αυτά τα μόρια στον εγκέφαλο, οι ερευνητές συνδύασαν ειδικά νανοσωματίδια, εστιασμένους υπερήχους και μικροσκοπικές φυσαλίδες. Οι τεχνολογίες αυτές προσφέρουν έναν τρόπο προσωρινής διάσπασης του προστατευτικού φραγμού του εγκεφάλου, ο οποίος κανονικά εμποδίζει πολλές θεραπείες να φτάσουν στους όγκους του εγκεφάλου και σε άλλες νευρολογικές παθήσεις.

«Αυτή η νέα προσέγγιση θα μπορούσε να βοηθήσει στη στόχευση πολλών μορίων που προάγουν την ανάπτυξη του καρκίνου, ακόμη και εκείνων για τα οποία δεν υπάρχουν φάρμακα, ταυτόχρονα, ώστε να επιτευχθούν καλύτερες θεραπείες», δήλωσε ο Abounader, καθηγητής στο Τμήμα Μικροβιολογίας, Ανοσολογίας και Βιολογίας του Καρκίνου της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου της Βιρτζίνια, καθώς και στο Ολοκληρωμένο Κέντρο Καρκίνου και στο Κέντρο Επιστήμης και Ιατρικής του RNA. «Ελπίζουμε να αξιοποιήσουμε τα ευρήματά μας σε μελλοντικές κλινικές δοκιμές για ασθενείς με γλοιοβλάστωμα και άλλους όγκους του εγκεφάλου».

Γιατί είναι τόσο δύσκολη η αντιμετώπιση του γλοιοβλαστώματος

Το γλοιοβλάστωμα είναι ο συχνότερος κακοήθης όγκος του εγκεφάλου στους ενήλικες και μία από τις πιο επιθετικές μορφές καρκίνου. Κάθε χρόνο στοιχίζει τη ζωή σε περισσότερους από 13.000 ανθρώπους στις Ηνωμένες Πολιτείες. Ένας λόγος που είναι τόσο δύσκολο να αντιμετωπιστεί είναι ότι τα καρκινικά κύτταρα εξαπλώνονται στον γειτονικό υγιή εγκεφαλικό ιστό, με αποτέλεσμα να είναι σχεδόν αδύνατη η πλήρης αφαίρεση του όγκου από τους χειρουργούς.

Μια ακόμη σημαντική πρόκληση είναι ο φυσικός «αιματοεγκεφαλικός φραγμός». Αυτό το προστατευτικό σύστημα συμβάλλει στην προφύλαξη του εγκεφάλου από επιβλαβείς ουσίες, όπως τοξίνες και λοιμογόνους παράγοντες. Ωστόσο, εμποδίζει επίσης πολλά φάρμακα που θα μπορούσαν διαφορετικά να χρησιμοποιηθούν κατά του καρκίνου του εγκεφάλου.

Η συνήθης θεραπεία αρχίζει με χειρουργική επέμβαση, ώστε να αφαιρεθεί όσο το δυνατόν μεγαλύτερο μέρος του όγκου. Στη συνέχεια, οι ασθενείς υποβάλλονται σε ακτινοθεραπεία και χημειοθεραπεία, με στόχο τον έλεγχο του υπολειπόμενου καρκίνου και την παράταση της επιβίωσης. Παρά τις προσπάθειες αυτές, το γλοιοβλάστωμα παραμένει εξαιρετικά δύσκολο να αντιμετωπιστεί.

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Βιρτζίνια ακολουθούν διαφορετική στρατηγική. Αντί να βασίζονται σε φάρμακα που στοχεύουν μεμονωμένες διεργασίες σχετικές με τον καρκίνο, χρησιμοποιούν microRNA, μικρά τμήματα γενετικού υλικού που μπορούν να καταστείλουν ταυτόχρονα τη δραστηριότητα πολλών προβληματικών γονιδίων.

Η διαταραχή της λειτουργίας πολλών γονιδίων που βοηθούν το γλοιοβλάστωμα να αναπτύσσεται και να επιβιώνει θα μπορούσε να επιβραδύνει ή ακόμη και να σταματήσει την ανάπτυξη του όγκου. Η δυνατότητα στόχευσης πολλαπλών μηχανισμών που προωθούν τον καρκίνο είναι ιδιαίτερα σημαντική, καθώς ο συνδυασμός πολλών συμβατικών αντικαρκινικών φαρμάκων μπορεί να προκαλέσει επιβλαβείς παρενέργειες. Επιπλέον, πολλά από τα μόρια που συμμετέχουν στην ανάπτυξη του καρκίνου δεν μπορούν σήμερα να στοχευθούν με διαθέσιμα φάρμακα.

Υπέρηχοι για τη μεταφορά αντικαρκινικών μορίων

Η μεταφορά αυτών των γενετικών μορίων στον εγκέφαλο αποτελεί μια ακόμη σημαντική πρόκληση. Για να την αντιμετωπίσει, η ομάδα του Abounader χρησιμοποιεί εστιασμένους υπερήχους με καθοδήγηση μέσω μαγνητικής τομογραφίας (MRI), ώστε να κατευθύνει με ακρίβεια τα ηχητικά κύματα στην επιθυμητή περιοχή.

Οι υπέρηχοι λειτουργούν σε συνδυασμό με μικροσκοπικές «μικροφυσαλίδες» για να ανοίξουν προσωρινά τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό. Έτσι δημιουργείται ένα σύντομο χρονικό παράθυρο κατά το οποίο νανοσωματίδια που μεταφέρουν τα microRNA μπορούν να περάσουν τον φραγμό και να εισέλθουν στον εγκέφαλο, όπου δρουν σε γονίδια που σχετίζονται με την ανάπτυξη του όγκου.

Οι ερευνητές δοκίμασαν την προσέγγιση σε εργαστηριακά πειράματα και σε ζωικά μοντέλα γλοιοβλαστώματος. Τα ευρήματα έδειξαν ότι η θεραπεία με microRNA επιβράδυνε την ανάπτυξη του όγκου και βοήθησε τα ζώα να επιβιώσουν περισσότερο.

Παρότι τα αποτελέσματα είναι ενθαρρυντικά, η στρατηγική παραμένει πειραματική και χρειάζεται περαιτέρω έρευνα προτού αξιολογηθεί σε ανθρώπους. Ο Abounader εκτιμά ότι τα ευρήματα αποτελούν μια σημαντική πρώτη ένδειξη πως η τεχνολογία θα μπορούσε μελλοντικά να ωφελήσει ανθρώπους με γλοιοβλάστωμα και, ενδεχομένως, με άλλους τύπους καρκίνου.

«Αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε να έχει ευρεία εφαρμογή σε διάφορες παθήσεις του εγκεφάλου και άλλες ανθρώπινες ασθένειες», δήλωσε ο Abounader. «Εμείς και πολλοί άλλοι εργαζόμαστε εντατικά για να ελαφρύνουμε το βάρος του καρκίνου και, ελπίζουμε, να τον θεραπεύσουμε πλήρως, όμως αυτό απαιτεί συνεχή επένδυση στην έρευνα για τον καρκίνο και την ιατρική».

Η έρευνα του Πανεπιστημίου της Βιρτζίνια στους εστιασμένους υπερήχους

Το UVA Health βρίσκεται στην πρώτη γραμμή της έρευνας για τους εστιασμένους υπερήχους από τα πρώτα στάδια ανάπτυξης της τεχνολογίας. Με την πάροδο των ετών, οι επιστήμονές του έχουν δημιουργήσει ένα εκτεταμένο ερευνητικό πρόγραμμα για τη διερεύνηση του τρόπου με τον οποίο τα ηχητικά κύματα, όταν κατευθύνονται με ακρίβεια, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την αντιμετώπιση ενός ευρέος φάσματος παθήσεων.

Αναγνωρίζοντας τις δυνατότητες της τεχνολογίας στην ογκολογική φροντίδα, το UVA συνεργάστηκε με το Focused Ultrasound Foundation, με έδρα το Charlottesville, για τη δημιουργία του Κέντρου Εστιασμένων Υπερήχων και Ανοσο-Ογκολογίας (FUSION). Είναι το πρώτο κέντρο στον κόσμο που είναι αφιερωμένο ειδικά στη διερεύνηση του συνδυασμού εστιασμένων υπερήχων και ανοσοθεραπείας κατά του καρκίνου. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι ο συνδυασμός αυτός θα μπορούσε να οδηγήσει σε σημαντικές εξελίξεις στην αντικαρκινική θεραπεία τον 21ο αιώνα.

Η προσπάθεια στηρίζει επίσης τους ευρύτερους στόχους του Ολοκληρωμένου Κέντρου Καρκίνου του UVA και του Ινστιτούτου Βιοτεχνολογίας Paul and Diane Manning του UVA, που εργάζονται για τη βελτίωση της περίθαλψης μέσω νέων ιατρικών ανακαλύψεων.

Το Ολοκληρωμένο Κέντρο Καρκίνου του UVA είναι ένα από μόλις 57 κέντρα καρκίνου σε εθνικό επίπεδο που έχουν λάβει τον διακεκριμένο χαρακτηρισμό «ολοκληρωμένο» από το Εθνικό Ινστιτούτο Καρκίνου των ΗΠΑ. Η αναγνώριση αντανακλά την αριστεία του στην έρευνα για τον καρκίνο και στη φροντίδα των ασθενών.

Το Ινστιτούτο Manning ιδρύθηκε με στόχο να επιταχύνει την ανακάλυψη και την ανάπτυξη νέων φαρμάκων και πιθανών θεραπειών για ορισμένες από τις πιο δύσκολες ασθένειες. Το έργο του υποστηρίζεται από ένα δίκτυο κλινικών δοκιμών σε όλη την πολιτεία, το οποίο έχει σχεδιαστεί ώστε να διευκολύνει την πρόσβαση των ασθενών σε νέες θεραπείες καθώς αυτές προχωρούν στα στάδια της έρευνας και της αξιολόγησης.

Ευρήματα και χρηματοδότηση της μελέτης

Ο Abounader και οι συνεργάτες του δημοσίευσαν την πειραματική προσέγγιση και τα αρχικά εργαστηριακά ευρήματα στο JCI (Journal of Clinical Investigation). Η μελέτη είναι ανοικτής πρόσβασης και διατίθεται δωρεάν.

Στην ερευνητική ομάδα συμμετείχαν οι Shekhar Saha, Ying Zhang, Myron K. Gibert Jr., Collin Dube, Farina Hanif, Elizabeth Qian Xu Mulcahy, Sylwia Bednarek, Yunan Sun, Pawel Marcinkiewicz, Xiantao Wang, Gijung Kwak, Ahsan H. Polash, Haolin Li, Kadie Hudson, Manikarna Dinda, Tapas Saha, Matthew McCord, Fadila Guessous, Nichola Cruickshanks, Rossymar Rivera Colon, Lily Dell’Olio, Rajitha Anbu, Wenjie Liu, Songy Choi, Benjamin Kefas, Pankaj Kumar, Alexander L. Klibanov, David Schiff, Jung Soo Suk, Justin Hanes, Jamie Mata, Markus Hafner και Abounader. Οι ερευνητές δήλωσαν ότι δεν είχαν οικονομικό συμφέρον από την εργασία.

Η χρηματοδότηση προήλθε από το Εθνικό Ινστιτούτο Καρκίνου των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας των ΗΠΑ, μέσω των επιχορηγήσεων U01 CA220841 και P30 CA044579, καθώς και από το Εθνικό Ινστιτούτο Νευρολογικών Διαταραχών και Εγκεφαλικών Επεισοδίων των NIH, μέσω των επιχορηγήσεων R01 NS122222 και R21 NS122136. Πρόσθετη υποστήριξη δόθηκε από πιλοτική επιχορήγηση του Ολοκληρωμένου Κέντρου Καρκίνου του UVA, επιχορήγηση του Schiff Foundation, του Ben and Catherine Ivy Foundation και του Focused Ultrasound Foundation.