Terapia fotodinámica: matar el cáncer suavemente con luz visible

Probablemente esté familiarizado con la radioterapia de rayos X para tratar el cáncer. Pero, ¿sabe que los rayos X son radiaciones ionizantes que pueden dañar muchos tejidos además de matar las células cancerosas? Simphotek y otros utilizan luz visible del infrarrojo cercano o "suave" cuya longitud de onda es más larga que los rayos X y con mucha menos energía para que cause menos efectos secundarios.

La nueva modalidad terapéutica conocida como Terapia Fotodinámica (PDT) puede hacer precisamente esto. La PDT no causa náuseas como lo hace la quimioterapia, no daña el tejido común como lo hace la radiación de rayos X, ni requiere extirpar o dañar partes del cuerpo como lo hace la cirugía.

La PDT utiliza luz (generalmente proporcionada por un láser), un fármaco sensible a la luz y oxígeno molecular para desencadenar múltiples eventos en cascada que generan un agente citotóxico, el oxígeno singulete, que mata las células cancerosas. Existen varias formas de tratamiento con PDT, que incluyen haz externo o superficie (EB-PDT), intracavitario o intraoperatorio (icavPDT) e intersticial (I-PDT). El primer método se usa principalmente para afecciones de la piel y cánceres en los que el medicamento se aplica superficialmente y el área tratada se expone a la luz. El icav-PDT generalmente se realiza después de un procedimiento quirúrgico, como una cirugía de pulmón, donde hay una cavidad presente o formada por la cirugía.

Se administra un fármaco fotosensible en el cuerpo y se "activa" mediante la luz del láser de tratamiento. I-PDT se usa para tratar cánceres sólidos que están más profundos en el cuerpo, como el cerebro, el esófago, la vejiga, la cabeza y el cuello, el colangiocarcinoma, el pulmón y la próstata. La luz viaja solo unos pocos milímetros en el tejido, por lo que se debe agregar otro mecanismo para un tratamiento exitoso. Estos tratamientos utilizan fibras ópticas difusoras cilíndricas que canalizan la luz de los láseres externos directamente hacia los tumores y la distribuyen uniformemente en las áreas cancerosas.

La cantidad de luz visible emitida es importante, ya que debe estar por encima de un umbral terapéutico establecido por ensayos clínicos anteriores y actuales. Debido a que es prácticamente imposible realizar mediciones en todas partes dentro del tumor para asegurarse de que la dosis de luz se administre correctamente, se realizan simulaciones por computadora basadas en modelos matemáticos avanzados de propagación de la luz en el tejido humano antes de que comience el tratamiento. La EB-PDT se puede realizar sin simulaciones matemáticas extensas, pero los dos últimos tipos de terapia fotodinámica requieren simulaciones matemáticas avanzadas para determinar si la cantidad prescrita de luz se entrega a varias secciones del tumor, de modo que sea suficiente para matar las células cancerosas. .

Simphotek recibió el apoyo del Instituto Nacional de Salud de los Estados Unidos (NIH) para crear una herramienta de investigación de simulación de este tipo para cánceres sólidos y se llama Dosie™.

Hay varios métodos de simulación que pueden modelar ciertos aspectos del proceso de terapia fotodinámica, pero no cubren todo lo que se necesita para una simulación completa del tratamiento del cáncer. Hasta donde sabemos, Dosie es la primera herramienta integral para simular el proceso de PDT, incluidas las interacciones de transporte de luz, fármacos y oxígeno molecular para crear el agente citotóxico, el oxígeno singlete, que mata el cáncer. El tratamiento del cáncer es complejo y, al igual que la radioterapia, requiere simulaciones informáticas avanzadas.

A partir de una tomografía computarizada o una resonancia magnética del tumor, se crea un modelo 3D detallado del tumor y sus alrededores. Utilizando gráficos 3D de última generación, Dosie puede guiar al médico casi en tiempo real durante el tratamiento con icav-PDT o I-PDT para visualizar la porción del tumor que recibe una dosis de luz visible terapéutica para garantizar una luz uniforme. entrega. Uno de los beneficios de usar Dosie es su capacidad para estimar no solo la dosis de luz convencional, sino también la dosis de TFD de última generación (que incluye la variación de la concentración del fármaco en el tumor) y la dosis de oxígeno singulete (que estima la cantidad del agente anticancerígeno y su distribución). El tipo más común de PDT es EB-PDT, que es responsable de la mayor parte del mercado mundial de PDT. Se prevé que el mercado total alcance más de 15 100 millones de USD a finales de 2031 y se prevé que avance a una CAGR del 13,5 % entre 2022 y 2031 (1).

Se espera que América del Norte domine el mercado de la terapia fotodinámica, debido a una alta tasa de adopción y lanzamientos de nuevos productos por parte de los actores del mercado (2). Simphotek y sus colaboradores académicos han tratado varios tipos de cáncer, pero el más reciente es el cáncer de pulmón de células no pequeñas que se manifiesta como un crecimiento tumoral endobronquial cerca o dentro de las vías respiratorias. Desafortunadamente, el tumor puede crecer lo suficiente como para bloquear el bronquio y, al hacerlo, también se entrelaza con varios otros tejidos, incluidos los vasos sanguíneos. La mezcla de diferentes tejidos dificulta la planificación del tratamiento.

Se espera que América del Norte domine el mercado de la terapia fotodinámica, debido a una alta tasa de adopción y lanzamientos de nuevos productos por parte de los actores del mercado (2). Simphotek y sus colaboradores académicos han tratado varios tipos de cáncer, pero el más reciente es el cáncer de pulmón de células no pequeñas que se manifiesta como un crecimiento tumoral endobronquial cerca o dentro de las vías respiratorias. Desafortunadamente, el tumor puede crecer lo suficiente como para bloquear el bronquio y, al hacerlo, también se entrelaza con varios otros tejidos, incluidos los vasos sanguíneos. La mezcla de diferentes tejidos dificulta la planificación del tratamiento.

La obstrucción maligna de las vías respiratorias centrales (MCAO) se está convirtiendo en un problema grave para los pacientes con cáncer de pulmón. El cáncer de pulmón es el cáncer más común y la principal causa de muerte tanto en hombres como en mujeres (3). La Sociedad Americana del Cáncer estima que para 2023 habrá unos 238.340 casos de cáncer de pulmón (67.160 en hombres y 59.910 en mujeres) en Estados Unidos (3).

Los ingresos del mercado global de cáncer de pulmón valieron USD 21 100 millones en 2021, y aumentaron a USD 67 900 millones en 2030 con una CAGR del 14,1 % de 2022 a 2030. América del Norte ha dominado con más del 35,5 % de la participación en el mercado de cáncer de pulmón en 2021 (4). El cáncer de pulmón a menudo se trata con radiación y quimioterapia, las cuales pueden provocar efectos dañinos en el tejido no canceroso. La aplicación de PDT no da como resultado estos problemas que dañan los tejidos. Además, la TFD es una opción terapéutica para el cáncer de pulmón inoperable donde se han agotado otras opciones (5). Un problema creciente para los pacientes con cáncer de pulmón son las obstrucciones de las vías respiratorias que pueden manifestarse como obstrucciones intrínsecas (crecimiento de tumores endobronquiales), extrínsecas (compresión de tumores extrabronquiales) u obstrucciones mixtas.

En la actualidad, se necesitan opciones de tratamiento adicionales y numerosas visitas al hospital para tratar a estos pacientes y mejorar la respuesta del tumor y la supervivencia. Por el contrario, las obstrucciones endobronquiales tienen varias opciones de tratamiento que incluyen cirugía o tratamientos térmicos seguidos de colocación de stents en las vías respiratorias. Las opciones terapéuticas para los tumores endo/extrabronquiales (mixtos) actualmente son limitadas y se tratan con stents después de la dilatación con balón. Junto con el desarrollo de la neumología intervencionista, la terapia fotodinámica se está utilizando en el tratamiento de tumores malignos respiratorios debido a su bajo nivel de trauma, alta especificidad y compatibilidad con las terapias tradicionales o comunes (5). Simphotek y sus colaboradores académicos participan en un ensayo clínico de Fase I/IIa (NCT03735095) para tratar la MCAO.

Esta terapia es cada vez más común debido al cáncer de pulmón primario avanzado (6). En este ensayo, para tratar la MCAO se usa un sistema de ultrasonido (Ultrasonido endobronquial, EBUS) que genera imágenes del tumor y guía las inserciones de fibra en el tumor para tratarlo con I-PDT. Antes del tratamiento, se obtiene una tomografía computarizada del tórax para identificar las vías respiratorias, el tumor y la cantidad de bloqueo que puede estar presente.

El equipo de estudio importa esto a Dosie para simular el tratamiento.

Los resultados de las simulaciones ayudan a determinar parámetros específicos para el tratamiento: las configuraciones del láser y de la fibra difusora. El objetivo es tratar el mayor volumen del tumor con la menor exposición a los principales vasos sanguíneos u otras áreas sensibles. Esperamos que este ensayo clínico nos acerque un paso más a nuestro objetivo de tratar a los pacientes de la forma más segura y eficaz posible.

Hemos descrito un nuevo método basado en la luz para tratar cánceres sólidos con menos efectos secundarios que los métodos tradicionales.