El cerebro humano es como una fortaleza amurallada: los nutrientes, las hormonas y el combustible pueden pasar a través de sus puertas protegidas, pero los patógenos y las toxinas están bloqueados. Sin embargo, esta barrera también impide que muchos medicamentos lleguen al cerebro, incluidas las potentes quimioterapias que podrían ayudar a eliminar los cánceres mortales del órgano.
Ahora, los científicos han demostrado que un nuevo dispositivo de ultrasonido puede abrir temporalmente esta «barrera hematoencefálica» en pacientes humanos con cáncer, lo que permite que la quimioterapia alcance los tumores cerebrales.
Los resultados del ensayo en etapa inicial, publicados el martes (2 de mayo) en la revista The Lancet Oncology, brindan la primera evidencia directa de que el ultrasonido puede aumentar significativamente la cantidad de quimioterapia que cruza la barrera hematoencefálica, la pared de células estrechamente empaquetadas. que recubre los vasos sanguíneos del órgano.
Los investigadores demostraron este efecto con paclitaxel y carboplatino, dos medicamentos de quimioterapia que normalmente cruzan la barrera hematoencefálica en cantidades insignificantes. En comparación con el tejido cerebral no tratado, las regiones del cerebro expuestas al ultrasonido permitieron unas 3,7 veces más paclitaxel y 5,9 veces más carboplatino, lo que significa que los fármacos alcanzaron niveles clínicamente relevantes.
Y luego, aproximadamente una hora después de haber sido «abierta», la barrera hematoencefálica se volvió a cerrar en su mayor parte, según descubrió el equipo, lo que significa que sus propiedades protectoras se habían restaurado.
«En muchos sentidos, este es un paso crítico», dijo Dr. Nir Lipsman, neurocirujano y director del Centro Harquail de Neuromodulación del Instituto de Investigación Sunnybrook en Toronto, que no participó en el ensayo. Los investigadores demostraron de una «manera sistemática y elegante» que el ultrasonido se puede usar repetidamente y de manera segura para administrar quimioterapia en el cerebro, y que la barrera hematoencefálica se selló de manera confiable después del tratamiento, dijo Lipsman a WordsSideKick.com.
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Lipsman y otros en Sunnybrook también estudian cómo se puede usar el ultrasonido para introducir medicamentos a través de la barrera hematoencefálica para tratar enfermedades como el cáncer, el Alzheimer y el Parkinson. Han demostrado indirectamente, a través de escáneres cerebrales, que el enfoque puede aumentar las concentraciones de drogas en el cerebro humano. Pero en el nuevo ensayo, el equipo midió directamente las concentraciones de quimioterapia en muestras de tejido cerebral, lo que se considera evidencia «estándar de oro», explicó Lipsman.
El nuevo ensayo incluyó a 17 adultos con glioblastoma recurrente, un cáncer agresivo que surge de las células cerebrales en forma de estrella llamados astrocitos. Los tumores de rápido crecimiento se propagan con facilidad, abriéndose camino a través del tejido cerebral sano de una manera que hace que sea casi imposible extirparlos por completo mediante cirugía.
Después de la cirugía, los médicos atacan las células cancerosas persistentes con radiación y temozolomida, un medicamento de quimioterapia bastante débil que puede atravesar la barrera hematoencefálica. Estos tratamientos pueden extender la vida de los pacientes, pero invariablemente, el glioblastoma es un cáncer que «recurre y conduce a la muerte básicamente en todos los pacientes que tienen este diagnóstico», dijo Lipsman. Los pacientes de glioblastoma sobreviven un promedio de 15 a 18 meses después del diagnóstico.
El objetivo del nuevo ensayo era ver si un dispositivo de ultrasonido, implantado en el cráneo, podría ayudar a administrar los medicamentos de quimioterapia más potentes paclitaxel y carboplatino en el cerebro. El equipo instaló el implante, diseñado por la empresa de biotecnología Carthera, durante la cirugía inicial de cada paciente para extirpar la mayor cantidad posible de glioblastoma del cerebro.
Para usar el dispositivo, los médicos inyectan microburbujas, pequeñas esferas de grasa llenas de gas, en el torrente sanguíneo del paciente. Estas microburbujas llegan a los vasos sanguíneos del cerebro. Tras la activación, el implante de ultrasonido emite ondas de sonido que sacuden las microburbujas cerca del dispositivo, lo que, a su vez, interrumpe la integridad de la barrera hematoencefálica en el tejido cerebral cercano.
Después de menos de cinco minutos de pulsos de ultrasonido, el equipo administró paclitaxel o carboplatino. Los participantes del ensayo recibieron esta quimioterapia asistida por ultrasonido hasta seis veces, con un intervalo de tres semanas entre cada sesión.
Si se tomaran espacios más cortos entre sesiones, es posible que hayan surgido efectos secundarios dañinos, como inflamación, muerte celular o efectos neurológicos, dijo Küllervo Hynynen, vicepresidente de investigación e innovación de Sunnybrook, que no participó en el ensayo. Pero no está claro qué tan frecuentes deberían ser los tratamientos para causar tales efectos, agregó.
El programa de tratamiento utilizado en el ensayo actual parecía seguro y, de manera alentadora, las concentraciones de quimioterapia administradas en el cerebro no causaron efectos secundarios graves, dijo Hynynen.
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A algunos de los participantes del ensayo se les extirpó tejido cerebral cerca de sus tumores primarios, y esto les dio a los investigadores la oportunidad de tomar muestras de tejido cerebral expuesto a ultrasonido y no expuesto y medir directamente la cantidad de quimioterapia que ingresó a cada uno.
Midieron cuánto tiempo permaneció abierta la barrera hematoencefálica mediante escáneres cerebrales de los participantes antes y después del tratamiento. Los escaneos mostraron que la barrera comienza a sanar muy rápidamente después de la exposición al ultrasonido.
«Es consistente con los datos en animales», dijo Hynynen. «Para las moléculas grandes, la barrera hematoencefálica comienza a sanar de inmediato». La evidencia previa sugiere que la barrera está «prácticamente completamente curada» alrededor de las seis horas posteriores al ultrasonido, agregó, aunque algunos estudios han sugerido que a veces permanece abierta más cerca de las 12 horas, dijo Lipsman. (Este momento también puede variar según la región del cerebro a la que se dirige y según la dosis de microburbujas y ultrasonido utilizada, anotó Lipsman).
El ensayo actual demostró que el nuevo dispositivo de ultrasonido es seguro y puede llevar quimioterapia al cerebro, «pero hay preguntas realmente importantes que no respondimos», dijo Dr. Adam Sonabend, profesor asociado de cirugía neurológica en la Facultad de Medicina Feinberg de la Universidad Northwestern en Chicago y líder del ensayo. Por ejemplo, se necesita más investigación para determinar las combinaciones de medicamentos, la dosificación y el programa que son más efectivos para este método de tratamiento.
Una de las preguntas más importantes que aún debe responderse es: «¿Esto realmente se traduce en hacer que las personas vivan más tiempo?» dijo Sonabend. «Esta es una pregunta que obviamente es muy importante». En ese frente, Sonabend y sus colegas están actualmente reclutando para un ensayo clínico más grande diseñado para medir qué tan efectivo es este nuevo enfoque de tratamiento para matar el cáncer y prolongar la supervivencia.