Новое устройство, разработанное в Массачусетском технологическом институте, может изменить это. Имплантируемое устройство размером с рисовое зерно может переносить небольшие дозы до 30 различных лекарств.
После имплантации лекарства в опухоль и диффузии лекарств в ткани исследователи могут измерить, насколько эффективно каждый из них убивает раковые клетки пациента.
Такое устройство могло бы устранить большую часть догадок, связанных с выбором лечения рака, говорит Оливер Джонас, постдок из Института интегративных исследований рака Массачусетского технологического института им. Коха и ведущий автор статьи с описанием устройства в выпуске журнала Science Translational Medicine от 22 апреля.
«Вы можете использовать его, чтобы проверить пациента на наличие ряда доступных лекарств и выбрать тот, который работает лучше всего», — говорит Йонас.
Старшие авторы статьи — Роберт Лангер, Дэвид Х. Кох профессор Массачусетского технологического института и член Института Коха, Института медицинской инженерии и науки и Департамента химической инженерии; и Майкл Цима, Дэвид Х. Кох, профессор инженерии Массачусетского технологического института, член Института Коха и факультета материаловедения и инженерии.
Помещение лаборатории в пациента
Большинство широко используемых лекарств от рака действуют, повреждая ДНК или иным образом вмешиваясь в функции клеток. Недавно ученые также разработали более целенаправленные препараты, предназначенные для уничтожения опухолевых клеток, несущих определенную генетическую мутацию. Однако обычно трудно предсказать, будет ли тот или иной препарат эффективен для конкретного пациента.
В некоторых случаях врачи извлекают опухолевые клетки, выращивают их в лабораторной посуде и обрабатывают их различными лекарствами, чтобы определить, какие из них наиболее эффективны.
Однако этот процесс удаляет клетки из их естественной среды, что может сыграть важную роль в том, как опухоль реагирует на медикаментозное лечение, говорит Йонас.
«Подход, который, по нашему мнению, было бы неплохо попробовать, состоит в том, чтобы фактически поместить лабораторию в пациента», — говорит он. "Это безопасно, и вы можете проводить все тесты чувствительности в естественной микросреде."
Устройство, изготовленное из жесткого кристаллического полимера, может быть имплантировано в опухоль пациента с помощью иглы для биопсии.
После имплантации лекарства проникают в опухоль на 200–300 микрон, но не перекрываются друг с другом. В резервуар может поступать любой тип лекарственного средства, и исследователи могут составить лекарственные препараты таким образом, чтобы дозы, которые достигают раковые клетки, были аналогичны дозам, которые они получили бы, если бы лекарство вводилось обычными методами доставки, такими как внутривенная инъекция.
После одного дня воздействия лекарства имплант удаляется вместе с небольшим образцом окружающей его ткани опухоли, и исследователи анализируют действие лекарства, разрезая образец ткани и окрашивая его антителами, которые могут обнаруживать маркеры гибели клеток или распространение.
Рейтинг противораковых препаратов
Чтобы протестировать устройство, исследователи имплантировали его мышам, которым были трансплантированы опухоли простаты, груди и меланомы человека.
Известно, что эти опухоли имеют разную чувствительность к разным лекарствам от рака, и результаты команды Массачусетского технологического института соответствовали ранее замеченным различиям.
Затем исследователи протестировали устройство с типом рака груди, известным как тройной отрицательный, в котором отсутствуют три наиболее распространенных маркера рака груди: рецептор эстрогена, рецептор прогестерона и Her2. Эта форма рака особенно агрессивна, и ни одно из лекарств, используемых против нее, не нацелено на конкретный генетический маркер.
Используя устройство, исследователи обнаружили, что тройные отрицательные опухоли по-разному реагировали на пять препаратов, обычно используемых для их лечения.
Наиболее эффективным оказался паклитаксел, за ним следовали доксорубицин, цисплатин, гемцитабин и лапатиниб. Они обнаружили те же результаты при введении этих лекарств путем внутривенной инъекции, предполагая, что устройство является точным предиктором чувствительности к лекарствам.
В этом исследовании исследователи сравнивали отдельные лекарства друг с другом, но устройство также можно было использовать для тестирования различных комбинаций лекарств, помещая два или три лекарства в один и тот же резервуар, говорит Джонас.
«Это устройство может помочь нам определить лучшие химиотерапевтические агенты и комбинации для каждой опухоли до начала системного введения химиотерапии, в отличие от выбора, основанного на статистике среди населения. Это давняя цель онкологического сообщества и важный шаг к нашей цели разработки высокоточной терапии рака », — говорит Хосе Базельга, главный врач Мемориального онкологического центра им. Слоана Кеттеринга и автор статьи.
В настоящее время исследователи работают над способами облегчить чтение устройства, пока оно все еще находится внутри пациента, что позволит им быстрее получать результаты. В следующем году они также планируют запустить клинические испытания на пациентах с раком груди.
Другое возможное применение этого устройства — руководство при разработке и тестировании новых противораковых препаратов. Исследователи могут создать несколько различных вариантов многообещающего соединения и протестировать их все одновременно в небольшом испытании на людях, что позволит им выбрать лучший из них для продолжения более крупного клинического испытания.