Główną przeszkodą w leczeniu śmiertelnego glejaka mózgu jest to, że najsilniejsza chemioterapia nie może przeniknąć przez barierę krew-mózg, aby dotrzeć do agresywnego guza mózgu.
Ale teraz naukowcy z Northwestern Medicine przedstawiają wyniki pierwszego badania klinicznego na ludziach, w którym wykorzystali nowatorskie urządzenie ultradźwiękowe do wszczepienia w czaszkę, aby otworzyć barierę krew-mózg i wielokrotnie przenikać do dużych, krytycznych obszarów ludzkiego mózgu, aby dostarczyć chemioterapię, która była wstrzykiwany dożylnie.
Czterominutowy zabieg otwarcia bariery krew-mózg przeprowadzany jest w stanie czuwania pacjenta, a po kilku godzinach pacjent wraca do domu. Wyniki pokazują, że leczenie jest bezpieczne i dobrze tolerowane, a niektórzy pacjenci otrzymują nawet sześć cykli leczenia.
Jest to pierwsze badanie, w którym z powodzeniem określono ilościowo wpływ otwarcia bariery krew-mózg na podstawie ultradźwięków na stężenia chemioterapii w ludzkim mózgu. Wyniki pokazały, że otwarcie bariery krew-mózg doprowadziło do około cztero- do sześciokrotnego wzrostu stężenia leku w ludzkim mózgu.
Naukowcy zaobserwowali ten wzrost w przypadku dwóch różnych silnych leków chemioterapeutycznych, paklitakselu i karboplatyny. Leki nie są stosowane w leczeniu tych pacjentów, ponieważ w normalnych warunkach nie przekraczają bariery krew-mózg.
Ponadto jest to pierwsze badanie opisujące, jak szybko bariera krew-mózg zamyka się po sonikacji. Naukowcy odkryli, że większość odbudowy bariery krew-mózg ma miejsce w ciągu pierwszych 30 do 60 minut po sonikacji. Odkrycia pozwolą na optymalizację sekwencji dostarczania leku i aktywacji ultradźwiękami, aby zmaksymalizować penetrację leku do ludzkiego mózgu – twierdzą autorzy.
„To potencjalnie ogromny postęp dla pacjentów z glejakiem” – powiedział główny badacz, dr Adam Sonabend, profesor nadzwyczajny chirurgii neurologicznej w Northwestern University Feinberg School of Medicine i neurochirurg Northwestern Medicine.
Temozolomid, obecnie stosowana chemioterapia w przypadku glejaka wielopostaciowego, przekracza barierę krew-mózg, ale jest słabym lekiem, powiedział Sonabend.
Artykuł zostanie opublikowany 2 maja w The Lancet Oncology.
Bariera krew-mózg to mikroskopijna struktura, która chroni mózg przed ogromną większością krążących leków. W rezultacie repertuar leków, które można stosować w leczeniu chorób mózgu, jest bardzo ograniczony. Pacjenci z rakiem mózgu nie mogą być leczeni większością leków, które są skuteczne w leczeniu raka w innych częściach ciała, ponieważ nie przenikają one przez barierę krew-mózg. Skuteczna zmiana przeznaczenia leków w leczeniu patologii mózgu i raka wymaga ich dostarczenia do mózgu.
W przeszłości badania, w których paklitaksel wstrzykiwano bezpośrednio do mózgu pacjentów z tymi guzami, obserwowały obiecujące oznaki skuteczności, ale bezpośrednie wstrzyknięcie wiązało się z toksycznością, taką jak podrażnienie mózgu i zapalenie opon mózgowych, powiedział Sonabend.
Bariera krew-mózg ponownie zamyka się po godzinie
Naukowcy odkryli, że zastosowanie ultradźwięków i otwieranie bariery krew-mózg za pomocą mikropęcherzyków jest przejściowe, a większość integralności bariery krew-mózg zostaje przywrócona u ludzi w ciągu godziny po tej procedurze.
„Po sonifikacji istnieje krytyczne okno czasowe, kiedy mózg jest przepuszczalny dla leków krążących w krwioobiegu” – powiedział Sonabend.
Poprzednie badania na ludziach wykazały, że bariera krew-mózg jest całkowicie przywrócona 24 godziny po sonikacji mózgu, a na podstawie niektórych badań na zwierzętach założono, że bariera krew-mózg jest otwarta przez pierwsze sześć godzin. Badanie Northwestern pokazuje, że to okno czasowe może być krótsze.
W innym pierwszym badaniu doniesiono, że użycie nowatorskiej siatki dziewięciu emiterów ultradźwięków, którą można wszczepić w czaszkę, zaprojektowanej przez francuską firmę biotechnologiczną Carthera, otwiera barierę krew-mózg w objętości mózgu, która jest dziewięciokrotnie większa niż początkowe urządzenie (mała pojedyncza- implant emitera ultradźwięków). Jest to ważne, ponieważ aby być skutecznym, podejście to wymaga pokrycia dużego obszaru mózgu sąsiadującego z jamą, która pozostaje w mózgu po usunięciu guzów glejaka.
Badanie kliniczne dla pacjentów z nawracającym glejakiem
Wyniki badań stanowią podstawę trwającego badania klinicznego fazy 2, które naukowcy przeprowadzają u pacjentów z nawracającym glejakiem wielopostaciowym. Celem badania, w którym uczestnicy otrzymują połączenie paklitakselu i karboplatyny dostarczanej do mózgu za pomocą techniki ultradźwiękowej, jest zbadanie, czy to leczenie przedłuża przeżycie tych pacjentów. Połączenie tych dwóch leków jest stosowane w innych nowotworach, co jest podstawą do połączenia ich w badaniu II fazy.
W opisanym w tej pracy badaniu klinicznym I fazy pacjenci przeszli operację resekcji guza i wszczepienia ultrasonografu. Rozpoczęli leczenie w ciągu kilku tygodni po implantacji.
Naukowcy zwiększyli dawkę paklitakselu podawanego co trzy tygodnie z towarzyszącym ultradźwiękowym otwarciem bariery krew-mózg. W podgrupach pacjentów przeprowadzono badania podczas operacji w celu zbadania wpływu tego urządzenia ultradźwiękowego na stężenia leków. Barierę krew-mózg wizualizowano i mapowano na sali operacyjnej za pomocą matrycy fluorescencyjnej zwanej fluoresceiną oraz za pomocą rezonansu magnetycznego uzyskanego po terapii ultradźwiękowej.
„Podczas gdy skupiliśmy się na raku mózgu (na którego występuje około 30 000 glejaków w USA), otwiera to drzwi do badania nowych terapii opartych na lekach dla milionów pacjentów cierpiących na różne choroby mózgu” – powiedział Sonabend.
Inni autorzy z Northwestern to: A. Gould, C. Amidei, R. Ward, KA Schmidt, DY Zhang, C. Gomez, JF Bebawy, BP Liu, IB Helenowski, RV Lukas, K Dixit, P Kumthekar, VA Arrieta. Leśniak, H. Zhang i R. Stupp.
Ta praca jest finansowana z grantów 1R01CA245969-01A1 i P50CA221747 z National Cancer Institute of the National Institutes of Health oraz wsparcia SPORE z Fundacji Rodziny Moceri i rodziny Panattoni.