Ny metode for lyslevering for å utføre transbronkial fotodynamisk terapi for perifer lungekreft

Hovedfokuset for denne forskningen er utviklingen av en innovativ fotodynamisk terapi (PDT)-modus brukt på perifere lungesvulster. Nåværende behandlinger for lungesvulster, inkludert primær lungekreft eller metastatiske svulster i lungene, involverer kirurgi, kjemoterapi (inkludert målrettet og immunterapi) og strålebehandling. Valget av behandling avhenger av faktorer som tumorstørrelse, invasjon, genetiske egenskaper og den generelle helsen til pasienten.

For tidlig stadium perifere lungetumorer er det en kontinuerlig innsats for å utvikle minimalt invasive behandlingsmodaliteter for å erstatte dagens kirurgiske metoder. Teknikker som computertomografi-veiledet perkutan eller bronkoskopisk-veiledet radiofrekvensablasjon (RFA), mikrobølgeablasjon og fotodynamisk terapi er aktivt under forskning og utvikling. Fotodynamisk terapi bruker spesielle fotosensibiliserende medikamenter som selektivt absorberes av kreftceller, etterfulgt av eksponering for lys med spesifikke bølgelengder, og utløser en reaksjon som ødelegger kreftceller.

Selv om fotodynamisk terapi har vært vellykket i behandling av tidlig stadium sentral luftveis lungekreft eller avanserte svulster som forårsaker luftveisobstruksjon, har den begrensninger. Inntrengningen av lys er begrenset, noe som resulterer i et behandlingsområde på omtrent 1,5 til 2 centimeter i diameter. Flere veiledning og lysbehandlinger er nødvendig for å dekke hele svulsten, noe som øker den tekniske vanskeligheten ved prosedyren.

Lys beveger seg i en rett linje og gjennomgår penetrasjon, absorpsjon og refleksjon når det møter vevsgrensesnitt, noe som begrenser dets penetrasjon i vev. Dr. Friedberg i USA foreslo en ny belysningsmodus i 2003, ved å bruke materialer med høye brytningsindekser, som mineralolje (brytningsindeks ca. 1,47), for å muliggjøre lysledning i luftrøret og bronkiene. Mineralolje er imidlertid skadelig for lungevev, og forårsaker alvorlige komplikasjoner hvis den utilsiktet inhaleres i luftveiene.

I denne studien ble Lipiodol, et kontrastmiddel med en brytningsindeks på 1,47, vurdert som et potensielt alternativ til mineralolje. Lipiodol er en blanding av valmuefrøolje og jodioner og brukes ofte i lymfografi eller for emboliseringsterapi av levertumorer. Det har blitt brukt i årevis i klinisk praksis for bronkoskopisk instillasjon som et middel til å visualisere og lokalisere lungesvulster.

Basert på disse betraktningene antok forskerteamet at ved å bruke elektromagnetisk navigasjonsbronkoskopi for å innpode Lipiodol i det proksimale luftrøret i lungesegmentet som inneholder svulsten, kunne svulsten være fullstendig omgitt av Lipiodol. Påfølgende lysterapi i det proksimale luftrøret vil da belyse lungevevet som inneholder Lipiodol, inkludert tumorvevet, som forsyner blodkar og lymfevev, og dreper selektivt tumorvev og potensielle tidlige mikrometastaser.

Forskerteamet utførte prekliniske studier ved bruk av en grisemodell, og bekreftet at Lipiodol kunne instilleres i den perifere lungetumorplasseringen via bronkoskopi. Dessuten ble lysterapi med gjeldende energiinnstillinger (200 J/cm, 400 mW/cm, 500 sekunder) i Lipiodol-injisert lungevev vist å være trygg.

En multisenter klinisk studie i USA (ClinicalTrials.gov Identifikator: NCT02916745) utforsket PDT for perifere lungesvulster. Photofrin ble injisert intravenøst ​​48 timer før behandling, og under veiledning av elektromagnetisk navigasjonsbronkoskopi og bronkoskopisk ultralyd ble lysfiberen satt inn i tumorstedet for PDT med en energiinnstilling på 200 J/cm, 400 mW/cm, 500 sekunder. Forsøket inkluderte fra januar 2019 fem pasienter uten rapporter om alvorlige komplikasjoner, noe som indikerer initial sikkerhet og gjennomførbarhet. Med utgangspunkt i denne utprøvingen og teamets foreslåtte nye PDT-lysmodus, ble en fase I klinisk studie påbegynt i oktober 2021 og pågår til februar 2022. Tre tilfeller er behandlet, og de første observasjonene tyder på sikkerhet og gjennomførbarhet. En pasient bukket dessverre under for obstruktiv lungebetennelse seks uker etter behandling på grunn av rask sykdomsprogresjon, men det ble ikke ansett som en behandlingsrelatert komplikasjon.

Selv om effektiviteten av behandlingen ikke var som forventet, er ytterligere kliniske studier nødvendig for å bestemme den optimale lysdosen. I den pågående utprøvingen (NCT02916745) fikk to tilfeller flere lysbehandlinger fra forskjellige retninger uten betydelige komplikasjoner. En saksrapport av Dr. Allison viste vellykket og komplikasjonsfri bronkoskopisk PDT med to lysbehandlinger med 48 timers mellomrom hos en pasient som ikke var kvalifisert for standardbehandlinger.

Den neste fasen av kliniske studier er foreslått basert på teamets 2022 enkeltlysbehandlingsforsøk, med sikte på å vurdere sikkerhet og effekt ved å bruke flere lysbehandlinger i forskjellige retninger og en ekstra dose 48 timer senere. Denne studien vil tjene som en referanse for minimum basisbelysningsdosering (NOAEL) og mulig effektiv dosering for fremtidige fase I kliniske studier.