Pasien dengan bentuk kanker payudara yang agresif sering memiliki akses ke pilihan perawatan terbatas yang tidak berbahaya bagi jaringan tubuh sehat mereka. (© pixel -shot – stock.adobe.com)
Terapi fotodinamik menunjukkan janji dalam menghilangkan tumor dalam model tikus
Riverside, Calif. – Dalam pertempuran yang sedang berlangsung melawan kanker payudara yang agresif, cahaya mungkin menjadi sekutu yang tidak terduga. Para ilmuwan di Michigan State University (MSU) dan University of California, Riverside telah merekayasa perlakuan baru yang luar biasa yang menggabungkan dua mitra yang tidak mungkin, garam khusus dan cahaya inframerah dekat, untuk menargetkan dan menghancurkan sel kanker sambil meninggalkan jaringan sehat tidak terluka. Ini berpotensi mengubah cara kami mengobati salah satu penyakit obat yang paling menantang.
Meskipun ada kemajuan dalam pengobatan kanker selama beberapa dekade terakhir, kanker payudara metastasis tetap sangat menantang untuk diobati. Setelah kanker menyebar di luar payudara ke organ lain, perawatan saat ini seperti kemoterapi sering berjuang untuk secara efektif menargetkan semua sel kanker tanpa menyebabkan efek samping yang signifikan. Banyak pasien menghadapi pertukaran yang sulit antara efektivitas pengobatan dan kualitas hidup. Studi yang diterbitkan di Angewandte Chemie International Editionmengungkapkan pendekatan inovatif ini, yang disebut Fotodynamic Therapy (PDT). Metode perawatan baru ini dapat menawarkan harapan kepada pasien dengan kanker payudara metastasis yang saat ini menghadapi pilihan perawatan terbatas.
PDT bukan konsep yang sama sekali baru dalam pengobatan kanker. Sudah digunakan sejak tahun 1970 -an untuk kanker kulit tertentu dan kondisi lainnya. Namun, obat PDT saat ini menghadirkan tantangan yang signifikan bagi pasien. Setelah perawatan, mereka harus tetap dalam gelap selama dua hingga tiga bulan, karena tingkat cahaya yang rendah dapat menyebabkan lepuh dan terbakar. Banyak perawatan yang ada juga tidak memiliki ketepatan dalam menargetkan sel kanker versus jaringan yang sehat.
“Cyanine-Carborane Garam meminimalkan tantangan -tantangan ini, menawarkan cara yang lebih aman dan lebih tepat untuk menghancurkan tumor sepenuhnya saat melaksanakan jaringan yang sehat, ”jelas peneliti studi Profesor Sophia Lunt, seorang peneliti kanker di MSU, dalam sebuah pernyataan.
Tim peneliti mengembangkan pengobatan baru mereka dengan menggabungkan dua jenis molekul yang berbeda. Yang pertama adalah pewarna yang peka terhadap cahaya yang disebut sianin yang dapat diaktifkan dengan cahaya inframerah dekat. Yang kedua adalah molekul kaya boron khusus yang disebut carborane yang membantu menstabilkan senyawa dan mencegahnya merusak sel-sel sehat sampai diaktifkan. Teknik yang cermat ini menghasilkan perlakuan yang lebih stabil dan selektif.
Senyawa khusus ini bekerja seperti petasan biokimia kecil di dalam sel kanker. Ketika terpapar cahaya inframerah dekat pada panjang gelombang spesifik 850 nanometer, mereka menghasilkan molekul oksigen yang sangat reaktif yang memecah sel-sel kanker dari dalam sambil meninggalkan sel-sel sehat yang tidak tersentuh. Penargetan presisi ini merupakan kemajuan yang signifikan atas kemoterapi tradisional, yang dapat merusak sel yang sehat dan kanker di seluruh tubuh.
“Yang paling menarik adalah kemampuan penargetan zat ini yang kami buat untuk pergi ke tempat yang dibutuhkan dan tinggal di sana sementara sisanya melewati. Dengan begitu Anda hanya akan membunuh sel -sel tepat di mana kanker berada tetapi tidak membahayakan pasien, ”kata peneliti penelitian Vincent Lavallo, seorang profesor kimia di UC Riverside yang berspesialisasi dalam menciptakan senyawa carborane.
Para peneliti secara luas menguji senyawa mereka dalam studi laboratorium menggunakan beberapa jenis sel kanker payudara. Mereka bekerja dengan garis sel kanker payudara yang agresif termasuk sel tikus 4T1 dan 6DT1 dan sel MDA-MB-231 manusia. Pada konsentrasi hanya 1 mikromolar, pengobatan mengurangi kelangsungan hidup sel kanker sekitar tiga kali lipat ketika diaktifkan oleh cahaya.
Apa yang membuat perawatan ini sangat efektif adalah bekerja melalui berbagai mekanisme secara bersamaan. Di luar secara langsung membunuh sel kanker melalui generasi spesies oksigen reaktif, itu juga mengganggu pusat produksi energi sel (Mitokondria) dan mengganggu kemampuan mereka untuk menyebar ke seluruh tubuh.
Hasil laboratorium yang menjanjikan menyebabkan pengujian pada tikus dengan tumor payudara. Menggunakan tikus FVB imunokompeten dengan tumor payudara yang berasal dari sel 6DT1, para peneliti menemukan bahwa enam putaran pengobatan PDT secara dramatis menyusut atau menghilangkan tumor. Yang penting, senyawa dibersihkan dengan cepat dari jaringan sehat sambil mempertahankan kadar tinggi dalam jaringan tumor selama lebih dari 100 jam, menyediakan jendela perawatan yang ideal.
PDT tradisional terbatas dalam kemampuannya untuk mencapai tumor yang lebih dalam, karena biasanya menggunakan panjang gelombang cahaya yang hanya menembus beberapa milimeter ke dalam jaringan tubuh. Senyawa baru mengatasi keterbatasan ini dengan menanggapi cahaya inframerah dekat, yang dapat mencapai lebih dalam ke jaringan. Kemajuan ini dapat memperluas penggunaan PDT untuk mengobati berbagai kanker yang lebih luas.
Presisi pengobatan berasal dari kemampuannya untuk mengeksploitasi kerentanan alami dalam sel kanker. Senyawa secara khusus diambil oleh saluran protein yang disebut Polipeptida transportasi anion organik (OATP) yang lebih banyak dalam sel tumor daripada sel sehat. Mekanisme penargetan alami ini menghilangkan kebutuhan untuk bahan kimia penargetan tambahan yang mahal yang saat ini digunakan dalam perawatan PDT.
Di luar membunuh sel kanker secara langsung, pengobatan menunjukkan efek yang menjanjikan pada penyebaran kanker. Itu terganggu Filamen f-aktinelemen struktural penting yang dibutuhkan sel kanker untuk bergerak, dan mengurangi ekspresi protein yang terlibat metastasis Ketika kanker menyebar dari situs aslinya ke bagian lain tubuh. Tindakan ganda ini bisa membuatnya sangat berharga untuk mengobati kanker agresif yang cenderung menyebar ke seluruh tubuh.
“Pekerjaan kami menawarkan perawatan yang ditargetkan, aman, dan hemat biaya untuk kanker payudara yang agresif dengan pilihan perawatan terbatas,” kata penulis studi utama Amir Roshanzadeh, seorang mahasiswa pascasarjana di MSU. “Ini juga membuka pintu untuk terobosan dalam pendekatan lain untuk terapi kanker dan pemberian obat yang ditargetkan.”
Ke depan, tim peneliti sedang mengeksplorasi cara untuk memodifikasi senyawa ini untuk digunakan dengan sumber energi di luar cahaya yang dapat menembus lebih dalam ke dalam tubuh. Sementara uji klinis manusia masih diperlukan untuk mengkonfirmasi keamanan dan efektivitas pada pasien, hasil awal ini menunjukkan pendekatan inovatif ini dapat menawarkan harapan baru bagi pasien dengan kanker agresif yang saat ini memiliki pilihan pengobatan terbatas.
Ringkasan Kertas
Metodologi
Tim peneliti mengambil pendekatan sistematis untuk mengembangkan dan menguji senyawa baru mereka. Pertama, mereka menciptakan beberapa variasi garam sianin-karbane di laboratorium dan mempelajari sifat dasarnya. Mereka kemudian menguji senyawa ini dalam tiga jenis sel kanker payudara-dua dari tikus (sel 4T1 dan 6DT1) dan satu dari manusia (sel MDA-MB-231). Menggunakan mikroskop canggih dan alat analitik lainnya, mereka melacak bagaimana senyawa memasuki sel, di mana mereka menumpuk, dan apa yang terjadi ketika terpapar cahaya inframerah dekat. Untuk penelitian pada hewan, mereka menggunakan tikus khusus dengan sistem kekebalan tubuh yang berfungsi (tikus FVB imunokompeten) dan menanamkan sel kanker payudara ke dalam jaringan susu mereka untuk menciptakan model kanker payudara yang realistis. Senyawa tersebut disuntikkan ke dalam aliran darah tikus, dan terapi cahaya diaplikasikan setiap 48 jam sementara dengan hati -hati memantau ukuran tumor dan efek samping potensial.
Hasil
Senyawa tersebut menunjukkan efektivitas luar biasa dalam pengujian laboratorium dan hewan. Tanpa paparan cahaya, mereka menyebabkan kerusakan minimal pada sel bahkan pada konsentrasi yang relatif tinggi. Ketika diaktifkan oleh 850-nanometer cahaya inframerah dekat, mereka mengurangi kelangsungan hidup sel kanker sekitar tiga kali lipat hanya dengan 1 konsentrasi mikromolar. Pada tikus, tumor pada dasarnya menghilang setelah enam putaran pengobatan sementara tumor yang tidak diobati terus tumbuh. Senyawa ini menunjukkan sifat terapi yang ideal, tetap di jaringan tumor selama lebih dari 100 jam sambil membersihkan dengan cepat dari jaringan yang sehat. Mereka bekerja melalui berbagai mekanisme, mengganggu berbagai proses yang dibutuhkan sel kanker untuk bertahan hidup dan menyebar. Sepanjang periode pengujian, tidak ada efek samping signifikan yang diamati pada tikus yang diobati.
Batasan
Sementara hasilnya menunjukkan janji, beberapa batasan penting harus dipertimbangkan. Studi ini dilakukan terutama pada kultur tikus dan sel, bukan pasien manusia, sehingga uji coba manusia masih diperlukan untuk mengkonfirmasi keamanan dan efektivitas. Pengujian berfokus secara khusus pada kanker payudara, sehingga efektivitas terhadap jenis kanker lainnya masih belum diketahui. Karena perawatan membutuhkan aktivasi cahaya, mungkin terbatas pada kanker yang dapat dicapai dengan cahaya. Selain itu, efek jangka panjang dan pengembangan resistensi potensial tidak dipelajari karena keterbatasan waktu. Model tikus, walaupun canggih, tidak dapat mereplikasi kondisi kanker manusia dengan sempurna.
Diskusi dan takeaways
Penelitian ini merupakan kemajuan yang signifikan dalam terapi fotodinamik dengan mengatasi beberapa keterbatasan utama dari perawatan saat ini. Senyawa baru mencapai penargetan sel kanker yang lebih tepat melalui mekanisme transportasi alami dan lebih cepat dari jaringan sehat, berpotensi mengurangi efek samping. Mereka dapat menghasilkan beberapa jenis molekul pembunuh kanker dan mengganggu kelangsungan hidup dan penyebaran sel kanker. Pendekatan ini juga dapat menawarkan keunggulan biaya dengan menghilangkan kebutuhan akan agen penargetan tambahan. Temuan ini menunjukkan pendekatan ini dapat menyebabkan perawatan yang lebih efektif dan lebih baik untuk kanker agresif.
Pendanaan dan pengungkapan
Penelitian ini menerima dukungan dari berbagai sumber termasuk National Science Foundation, National Cancer Institute, Institut Nasional Ilmu Kesehatan Lingkungan, dan Program Hibah Peralatan dari Departemen Pertanian AS. Pendanaan tambahan datang dari Michigan State University dan University of California. Para penulis menyatakan tidak ada konflik kepentingan dalam melakukan atau melaporkan penelitian ini.
Informasi publikasi
Studi ini diterbitkan di Angewandte Chemie International Edition Pada tahun 2025 di bawah judul “Fotosensitizer Generasi Selanjutnya: Garam Sianin-Karporane untuk Terapi Fotododinamik Superior Kanker Metastasis.” Penelitian ini dilakukan rekan kerja di Michigan State University dan University of California Riverside.
