La administración de oxígeno a los tumores puede ser clave para superar la resistencia a la radioterapia

Para la mayoría de nuestros tejidos y células, la falta de oxígeno o hipoxia es una mala noticia. Las células cancerosas, por otro lado, pueden prosperar en estas condiciones hipóxicas, lo que hace que los tumores sean menos susceptibles a los tratamientos contra el cáncer, incluida la radiación. Ahora, una nueva investigación puede ofrecer una forma de romper las defensas inducidas por la hipoxia del cáncer.

Un equipo dirigido por investigadores de la Universidad Thomas Jefferson y la Universidad de Drexel ha ideado una estrategia que combina ultrasonido con microburbujas para administrar oxígeno y medicamentos contra el cáncer a los tumores. Los resultados de su estudio, publicados en Farmacia, indican que el método, probado en ratones, preparó los tumores para que fueran más vulnerables a la radioterapia, lo que resultó en un crecimiento tumoral más lento y una mayor supervivencia. Los autores del estudio sugieren que con un mayor desarrollo, su enfoque podría usarse para mejorar la eficacia de la radioterapia en la clínica para una variedad de cánceres.

«Por el momento, es muy poco lo que podemos hacer desde el punto de vista clínico para superar la hipoxia de la radioterapia, a pesar de que es una limitación bien conocida y documentada», dijo el autor del estudio, John Eisenbrey, Ph.D., profesor asociado de radiología en la Universidad Thomas Jefferson. «La esperanza es que un enfoque más localizado y más agresivo de la hipoxia, como lo que hemos hecho aquí, supere algo de eso».

La radioterapia, también llamada radioterapia, es un elemento básico del tratamiento del cáncer desde hace mucho tiempo y se usa para tratar a más de la mitad de todos los pacientes con cáncer. Con este método, los médicos usan altas dosis de radiación para destruir las células cancerosas.

Pero muchos tumores son resistentes a la radioterapia, y la hipoxia es una de las principales razones, dijo Eisenbrey.

«Cada vez que digo que estamos administrando oxígeno a los tumores, mucha gente dice: ‘Bueno, eso es una locura. Los alentará a crecer'», dijo la coautora del estudio Margaret Wheatley, Ph.D., una profesor de ingeniería biomédica en la Universidad de Drexel. Pero la radioterapia, que evita que las células cancerosas se reproduzcan, requiere un amplio suministro de oxígeno cerca para que sea eficaz, explicó.

Buscando vencer la resistencia a la radioterapia, Wheatley, Eisenbrey y sus colegas diseñaron un método que sensibiliza los tumores a la radioterapia utilizando burbujas diminutas y delicadas (llamadas microburbujas) que son del tamaño de los glóbulos rojos.

Para aumentar los niveles de oxígeno en los tumores, empaquetaron moléculas de oxígeno en las microburbujas. Y para evitar que las células cancerosas consuman el oxígeno para su propio beneficio, también agregaron el fármaco lonidamina, que interrumpe el metabolismo de las células cancerosas.

Después del ensamblaje, las microburbujas se inyectan y circulan por todo el cuerpo, liberando solo su carga útil en el objetivo previsto, sin afectar los tejidos sanos. El truco para la liberación dirigida es el ultrasonido. Al lanzar específicamente ondas de ultrasonido en un tumor, los investigadores pueden hacer que las microburbujas que han viajado allí exploten y liberen su contenido.

En un estudio anterior, los investigadores utilizaron el método para tratar ratones con tumores derivados de células de cáncer de mama, produciendo resultados favorables. Subieron la apuesta en el nuevo trabajo y, en cambio, trabajaron contra los tumores derivados de células cancerosas de cabeza y cuello.

«Son notoriamente más hipóxicos que otros tumores sólidos y también relativamente resistentes a la radioterapia», dijo Eisenbrey.

Los autores del estudio inyectaron a los ratones microburbujas que contenían oxígeno y lonidamina, estallándolos en el sitio del tumor con ultrasonido, mientras administraban un medicamento llamado metformina, conocido por retardar el crecimiento del cáncer, por vía oral. Otros grupos de ratones recibieron menos del tratamiento completo y no recibieron uno o muchos de los elementos de la estrategia antes de la radioterapia.

Después de exponer a los animales a la radiación, los investigadores rastrearon el tamaño de los tumores durante los siguientes tres meses.

Todos los grupos que recibieron algún grado de tratamiento vieron niveles variables de crecimiento tumoral lento. Los ratones tratados con burbujas completamente cargadas y metformina antes de la radioterapia vivieron más tiempo y el crecimiento de sus tumores se desaceleró drásticamente. Los autores sugieren que la razón es que el aumento de oxígeno dentro de los tumores los hizo más vulnerables al tratamiento con radiación.

Ganar terreno en el cáncer de cabeza y cuello es un resultado muy alentador, incluso en ratones, dijo Eisenbrey. Sin embargo, el equipo tiene la intención de continuar perfeccionando el método optimizando las dosis de radiación y de fármacos para obtener mejores resultados y agilizando la fabricación de microburbujas, lo que en última instancia acercará su solución a la realidad para los pacientes con cáncer.

«Los autores están utilizando ultrasonido y microburbujas de una manera innovadora, administrando oxígeno y medicamentos para abordar un dilema clínico muy serio. Obtuvieron algunos resultados prometedores, por lo que tengo curiosidad por ver cómo le va a este enfoque con desarrollo adicional», dijo Randy King. , Ph.D., director del programa de ultrasonido en la División de Ciencias Aplicadas y Tecnología del Instituto Nacional de Imágenes Biomédicas y Bioingeniería (NIBIB).

Proporcionado por el Instituto Nacional de Imágenes Biomédicas y Bioingeniería