Nanoterapia direcionada:fotoimunoterapia guiada por fluorescência para tratar carcinomatose peritoneal
Esquema do fluxo de trabalho. Isso mostra o fluxo de trabalho geral de integração de nanomedicina direcionada, sistema médico de endoscopia a laser e intervenção guiada por fluorescência para melhorar a segurança, eficácia e consistência da fotoimunoterapia (PIT) para metástase peritoneal. O nanolipossoma multiagente fotoativável direcionado (TPMAL) co-entrega fluoróforos, imunoconjugados fotossensibilizadores (PICs) e medicamentos quimioterápicos em altas cargas para imagens combinadas, PIT e quimioterapia de tumores peritoneais. Um sistema médico de endoscopia a laser (ML7710) acoplado ao Modulight Cloud foi projetado para realizar PIT e intervenção guiada por fluorescência na cavidade abdominal do paciente. Especificamente, a administração de medicamentos guiada por fluorescência (FGDD) pode revelar variabilidade interpaciente na captação de PIC, o que leva à necessidade de ajuste intraoperatório da dosimetria de luz guiada por fluorescência (FGLD) nos sujeitos do estudo. Crédito:Avanços da Ciência (2023). DOI:10.1126/sciadv.adi3441 Estratégias de intervenção guiadas por fluorescência podem melhorar as terapias padrão para detectar e tratar tumores microscópicos, evitando assim a recorrência letal. Os biólogos do câncer fizeram enormes progressos na fotoimunoterapia e na nanotecnologia para tratar metástases, embora os efeitos de tais técnicas sejam limitados por efeitos heterogêneos.
Em um novo relatório publicado na Science Advances , Barry J. Liang, e uma equipe de pesquisadores em bioengenharia, biologia celular e fotomedicina da Universidade de Maryland, Baltimore, Harvard Medical School dos EUA e da Modulight Corporation, Finlândia, integraram três avanços técnicos para intervenção guiada por fluorescência em foto-alvo. endoscopia a laser lipossômica multiagente ativável para fotoimunoterapia aprimorada.
O lipossoma multiagente fotoactivável continha um nanolipossoma marcado com fluoróforos para rastrear e fotossensibilizar imunoconjugados para fotoimunoterapia. Os pesquisadores conduziram a administração de medicamentos guiada por fluorescência durante os experimentos e dosimetria de luz guiada por fluorescência para investigar a carcinomatose peritoneal em modelos de camundongos.
Os métodos de administração de fármacos guiados por fluorescência revelaram que o lipossoma multiagente fotoactivável alvo melhorou a distribuição de fármacos às metástases aumentou 14 vezes. A equipe combinou os métodos intervencionistas para variar a resposta ao tratamento para o controle do tumor sem efeitos colaterais.
Terapia fotodinâmica para câncer de ovário
Metástase peritoneal ou ressecção incompleta e resistência aos medicamentos podem tornar o câncer de ovário avançado praticamente incurável com as abordagens existentes em cirurgia e quimioterapia. Embora a recorrência do tumor seja quase universal, a taxa de sobrevivência de cinco anos de 30% não mudou significativamente nas últimas três décadas.
No momento do diagnóstico, até 70% desses pacientes estão em estágios avançados. O mecanismo primário de metástase do carcinoma seroso envolve a deposição de alto grau de numerosos nódulos cancerígenos em toda a cavidade abdominal. Mulheres com câncer de ovário avançado submetidas a cirurgia e quimioterapia alcançaram remissão completa, embora os pacientes tenham recaída devido a lesões residuais submm.
Embora tais agregados sejam difíceis de detectar, podem desenvolver resistência aos tratamentos padrão, pelo que abordagens radicais que combinam terapia direccionada, imagiologia e monitorização devem abordar micro-metástases resistentes a medicamentos.
Embora a terapia fotodinâmica intraoperatória para carcinomatose peritoneal usando fotossensibilizadores não direcionados e uma combinação de dose fixa de luz seja segura para uso clínico, a tecnologia ainda não alcançou respostas completas ou controle tumoral a longo prazo devido à heterogeneidade do tumor e à falta de especificidade durante a captação de fotossensibilizador.
Neste trabalho, Liang e colegas usaram lipossomas multiagentes fotoativáveis direcionados (TPMAL) para fotoquimioterapia projetados com direcionamento molecular e recursos de rastreamento de fluorescência. Os cientistas integraram um sistema de endoscopia a laser para avançar uma abordagem dupla para garantir a terapia fotodinâmica assistida por TPMAL para administração segura e personalizada de medicamentos. Os resultados destacam a eficiência e segurança da fotoimunoterapia para reduzir a carga metastática in vivo. Biodistribuição de TPMAL (PIC-Nal-IRI), PIC e Nal-BPD em metástases peritoneais e tumores subcutâneos. Aos 14 dias após a implantação do OVCAR-5, os camundongos foram injetados intraperitonealmente com PIC-Nal-IRI, PIC ou Nal-BPD (BPD:0,25 mg/kg). Os tecidos foram excisados e visualizados para fluorescência de BPD de acordo com Materiais e Métodos 24 horas após a injeção. (A) Imagens representativas de campo claro (BF) e de fluorescência de tecidos com metástases peritoneais de grupos sem tratamento (NT), Nal-BPD, PIC e PIC-Nal-IRI. Barra de escala, 1,5 mm. (B) Quantificação do acúmulo de BPD em tecidos excisados 24 horas após a injeção com padrões de BPD de concentrações conhecidas. Os asteriscos indicam significância em comparação com o grupo PIC. Os dados são representados como valores médios ± SEM (N ≥ 3 animais por grupo, *P <0,05, **P <0,01, ***P < 0,001; ANOVA unidirecional, teste post hoc de Tukey). Os tecidos incluem tumor subcutâneo [SubQ(T)], tumor diafragmático [D(T)], tumor pancreático [P(T)], tumor esplênico [Sp(T)], tumor mesentérico intestinal [M(T)], omento subgástrico tumor [SgO(T)], tumor uterino [U(T)] e tumor de omento pélvico [PO(T)], coração (H), pulmões (Lu), fígado (L), rins (K) e pele (S). Crédito:Avanços da Ciência (2023). DOI:10.1126/sciadv.adi3441 Ativando a fotoimunoterapia no laboratório
Para ativar a fotoimunoterapia, os cientistas ligaram covalentemente cinco moléculas fotossensibilizadoras derivadas de benzoporfirina a cada anticorpo monoclonal receptor do fator de crescimento antiepidérmico por meio da química da carbodiimida. Usando a química do clique, eles ligaram covalentemente a fotoimunoterapia aos nanolipossomas para sintetizar lipossomas multicamadas fotoativáveis direcionados.
Os compostos fotossensibilizadores imunoconjugados-nanolipossomas-carboxifluoresceína (abreviados PIC-Nal-CF) mostraram um tamanho médio na faixa nanoescala com capacidade de armazenamento de até 18 semanas. Ao conjugar o composto, Liang e colegas não alteraram a absorção dos espectros de emissão de derivados de benzoporfirina e carboxifluoresceína. Eles notaram um sinal fluorescente mais forte a 700 nm dos conjugados e notaram que a atividade do material era mais de cinco vezes maior que a dos elementos livres.
Experiências in vivo em ratos
Liang e colegas usaram intralipídeo; um agente de dispersão de luz na clínica para terapia fotodinâmica intraperitoneal de carcinomatose peritoneal. Eles examinaram alterações intralipídicas e espectros de emissão de fluorescência dos conjugados de fotoimunoterapia (PIC-Nal-CF).
Usando tinta 0,03% como absorvedor de luz, eles estudaram o ambiente turvo da carcinomatose peritoneal, onde o líquido serossanguinolento do tumor reduziu o sinal de fluorescência da carboxifluoresceína para a benzoporfirina, enquanto o intralipídeo auxiliou no monitoramento da fluorescência do composto.
A equipe estudou a biodistribuição de compostos fotossensibilizadores imunoconjugados-nanolipossoma-carboxifluoresceína em um modelo de doença em camundongos e detectou o composto na cavidade peritoneal de camundongos para destacar maior seletividade tumoral e capacidade de retenção.
Melhorando a eficiência dos imunoconjugados fotossensibilizadores nas metástases peritoneais
A equipe avaliou a biodistribuição do composto teranóstico rastreando sinais de fluorescência para indicar sua capacidade de “aprisionamento” e “co-entrega”, projetando proporções de medicamentos para locais-alvo. Quando comparados com os tecidos normais, observaram uma acumulação aumentada do composto em tumores metastáticos e notaram níveis elevados de acumulação de benzoporfirina em tecidos tumorais após a injeção do composto de interesse.
A fotoimunoterapia é tipicamente limitada por uma má absorção do fotossensibilizador pelas células tumorais. A equipe estudou se o fotossensibilizador e os nanolipossomas com irinotecano (PIC-Nal-IRI) poderiam melhorar a entrega apenas de imunoconjugados de benzoporfirina.
Após 24 horas da injeção intraperitoneal, os animais tratados com os conjugados apresentaram maior acúmulo de sinal de fluorescência de benzoporfirina nas regiões tumorais com sinais baixos em todos os tecidos saudáveis. Os conjugados de fármacos apresentaram as maiores proporções entre tumor e tecido normal. A equipe também estudou a administração intraoperatória de medicamentos guiada por fluorescência em diferentes modelos animais.
Perspectiva
Desta forma, Liang e colegas examinaram o uso da terapia fotodinâmica como uma estratégia de tratamento promissora para a carcinomatose peritoneal. O câncer de ovário é uma malignidade ginecológica letal nos EUA, com uma taxa de sobrevivência de cinco anos da doença em estágio 1 de 92%, embora com um diagnóstico de 75% de pacientes em estágios avançados e opções de tratamento limitadas para impactar a taxa de sobrevivência global.
A terapia fotodinâmica oferece uma estratégia de tratamento promissora para carcinomatose peritoneal. A fotoimunoterapia é uma versão direcionada do processo introduzido em 1983 para aumentar a seletividade tumoral em locais complexos, como a cavidade peritoneal.
O método pode produzir espécies reativas de oxigênio citotóxicas para matar células cancerígenas e ativar respostas imunes antitumorais locais e sistêmicas sob doses apropriadas de luz e fotossensibilizador.
Os lipossomas multiagentes fotoativados direcionados ao câncer desenvolvidos neste trabalho podem ser co-administrados com imunoconjugados fotossensíveis e corantes de carboxifluoresceína ou quimioterapia com irinotecano para explorar a dinâmica de uma estratégia ideal de tratamento do câncer para administração e tratamento de medicamentos, fornecendo insights sobre os mecanismos subjacentes da imunidade antitumoral. respostas a compostos de fotoimunoterapia.
Mais informações: Barry J. Liang et al, Fotoimunoterapia guiada por fluorescência usando nanotecnologia direcionada e ML7710 para tratar carcinomatose peritoneal, Science Advances (2023). DOI:10.1126/sciadv.adi3441 Willemien J. van Driel et al, Quimioterapia intraperitoneal hipertérmica em câncer de ovário, New England Journal of Medicine (2018). DOI:10.1056/NEJMoa1708618
Informações do diário: New England Journal of Medicine , Avanços da ciência
