Les ingénieurs biomédicaux de l’Université Duke ont démontré le traitement le plus efficace pour le cancer du pancréas jamais enregistré dans des modèles murins. Alors que la plupart des essais sur les souris considèrent que l’arrêt de la croissance est un succès, le nouveau traitement a complètement éliminé les tumeurs chez 80 % des souris sur plusieurs types de modèles, y compris ceux considérés comme les plus difficiles à traiter.
L’approche combine des médicaments de chimiothérapie traditionnels avec une nouvelle méthode d’irradiation de la tumeur. Plutôt que de délivrer un rayonnement à partir d’un faisceau externe qui traverse les tissus sains, le traitement implante de l’iode radioactif 131 directement dans la tumeur dans un dépôt semblable à un gel qui protège les tissus sains et est absorbé par le corps après la disparition du rayonnement.
Les résultats paraissent en ligne le 19 octobre dans la revue Nature Génie biomédical.
« Nous avons fait une plongée profonde à travers plus de 1100 traitements sur des modèles précliniques et n’avons jamais trouvé de résultats où les tumeurs se sont rétrécies et ont disparu comme les nôtres », a déclaré Jeff Schaal, qui a mené la recherche pendant son doctorat dans le laboratoire d’Ashutosh Chilkoti, l’Alan L Kaganov Professeur émérite de génie biomédical à Duke. « Quand le reste de la littérature dit que ce que nous voyons ne se produit pas, c’est alors que nous savions que nous avions quelque chose d’extrêmement intéressant. »
Bien qu’il ne représente que 3,2 % de tous les cas de cancer, le cancer du pancréas est la troisième cause de décès par cancer. C’est une maladie très difficile à traiter car ses tumeurs ont tendance à développer des mutations génétiques agressives qui la rendent résistante à de nombreux médicaments, et elle est généralement diagnostiquée très tardivement, alors qu’elle s’est déjà propagée à d’autres sites du corps.
Le principal traitement actuel associe la chimiothérapie, qui maintient les cellules dans une phase de reproduction vulnérable aux radiations pendant de plus longues périodes, avec un faisceau de radiations ciblé sur la tumeur. Cette approche, cependant, est inefficace à moins qu’un certain seuil de rayonnement n’atteigne la tumeur. Et malgré les progrès récents dans la mise en forme et le ciblage des faisceaux de rayonnement, ce seuil est très difficile à atteindre sans risquer de graves effets secondaires.
Une autre méthode que les chercheurs ont essayée consiste à implanter un échantillon radioactif enfermé dans du titane directement dans la tumeur. Mais parce que le titane bloque tous les rayonnements autres que les rayons gamma, qui voyagent loin à l’extérieur de la tumeur, il ne peut rester dans le corps que pendant une courte période de temps avant que les dommages aux tissus environnants ne commencent à vaincre l’objectif.
« Il n’y a tout simplement pas de bon moyen de traiter le cancer du pancréas en ce moment », a déclaré Schaal, qui est maintenant directeur de la recherche chez Cereius, Inc., une startup de biotechnologie de Durham, en Caroline du Nord, qui travaille à la commercialisation d’une thérapie radionucléide ciblée via un schéma technologique différent.
Pour contourner ces problèmes, Schaal a décidé d’essayer une méthode d’implantation similaire en utilisant une substance constituée de polypeptides de type élastine (PEL), qui sont des chaînes synthétiques d’acides aminés liés ensemble pour former une substance semblable à un gel avec des propriétés adaptées. Étant donné que les PEL sont au centre des préoccupations du laboratoire Chilkoti, il a pu travailler avec des collègues pour concevoir un système de livraison bien adapté à la tâche.
Les PEL existent à l’état liquide à température ambiante mais forment une substance stable semblable à un gel dans le corps humain plus chaud. Lorsqu’ils sont injectés dans une tumeur avec un élément radioactif, les PEL forment un petit dépôt renfermant des atomes radioactifs. Dans ce cas, les chercheurs ont décidé d’utiliser l’iode-131, un isotope radioactif de l’iode, car les médecins l’utilisent largement dans les traitements médicaux depuis des décennies et ses effets biologiques sont bien compris.
Le dépôt ELP enferme l’iode-131 et l’empêche de fuir dans le corps. L’iode 131 émet un rayonnement bêta qui pénètre dans le biogel et dépose la quasi-totalité de son énergie dans la tumeur sans atteindre les tissus environnants. Au fil du temps, le dépôt de PEL se dégrade en ses acides aminés constitutifs et est absorbé par l’organisme – ; mais pas avant que l’iode-131 se soit désintégré en une forme inoffensive de xénon.
Le rayonnement bêta améliore également la stabilité du biogel PEL. Cela aide le dépôt à durer plus longtemps et ne se décompose qu’une fois les radiations épuisées. »
Jeff Schaal, directeur de la recherche chez Cereius, Inc.
Dans le nouvel article, Schaal et ses collaborateurs du laboratoire Chilkoti ont testé le nouveau traitement de concert avec le paclitaxel, un médicament de chimiothérapie couramment utilisé, pour traiter divers modèles murins de cancer du pancréas. Ils ont choisi le cancer du pancréas en raison de son infamie pour être difficile à traiter, dans l’espoir de montrer que leur implant tumoral radioactif crée des effets synergiques avec la chimiothérapie que la thérapie par faisceau de rayonnement à durée de vie relativement courte ne fait pas.
Les chercheurs ont testé leur approche sur des souris atteintes de cancers juste sous la peau créés par plusieurs mutations différentes connues pour se produire dans le cancer du pancréas. Ils l’ont également testé sur des souris qui avaient des tumeurs dans le pancréas, ce qui est beaucoup plus difficile à traiter.
Dans l’ensemble, les tests ont enregistré un taux de réponse de 100 % sur tous les modèles, les tumeurs étant complètement éliminées dans les trois quarts des modèles environ 80 % du temps. Les tests n’ont également révélé aucun effet secondaire immédiatement évident au-delà de ce qui est causé par la chimiothérapie seule.
« Nous pensons que le rayonnement constant permet aux médicaments d’interagir avec ses effets plus fortement que ne le permet la thérapie par faisceau externe », a déclaré Schaal. « Cela nous fait penser que cette approche pourrait en fait mieux fonctionner que la thérapie par faisceau externe pour de nombreux autres cancers également. »
L’approche, cependant, en est encore à ses premiers stades précliniques et ne sera pas disponible pour un usage humain de si tôt. Les chercheurs disent que leur prochaine étape est de grands essais sur des animaux, où ils devront montrer que la technique peut être réalisée avec précision avec les outils cliniques existants et les techniques d’endoscopie sur lesquelles les médecins sont déjà formés. En cas de succès, ils se tournent vers un essai clinique de phase 1 chez l’homme.
« Mon laboratoire travaille sur le développement de nouveaux traitements contre le cancer depuis près de 20 ans, et ce travail est peut-être le plus excitant que nous ayons fait en termes d’impact potentiel, car le cancer du pancréas à un stade avancé est impossible à traiter et est invariablement mortel, », a déclaré Chilkoti. « Les patients atteints d’un cancer du pancréas méritent de meilleures options de traitement que celles qui sont actuellement disponibles, et je suis profondément déterminé à apporter cela jusqu’à la clinique. »
