Ten nowatorski system TTF to zatwierdzone przez FDA urządzenie, które dostarcza zmienne pole elektryczne o średniej częstotliwości i niskiej intensywności bezpośrednio do mózgu w celu leczenia nawracających glejaków1. Jest uważana za czwartą metodę leczenia raka oprócz chirurgii, radioterapii i chemioterapii. Podczas eksperymentów przedklinicznych wykazano, że narażenie komórek nowotworowych na pola leczące nowotwory lub pola TTFields powodowało zakłócenie podziału komórek, a następnie apoptozę20.
Glejaki są najczęstszym typem glejaka, a także najbardziej agresywnym. W nowo zdiagnozowanym otoczeniu standardowe podejście do leczenia polega na jednoczesnym podawaniu radioterapii i temozolomidu, a następnie temozolomidu w leczeniu uzupełniającym przez 6 miesięcy13. Niedawno zakończone badanie kliniczne III fazy wykazało znaczne wydłużenie mediany przeżycia całkowitego u pacjentów leczonych jednocześnie i adiuwantowym radioterapią temozolomidem w porównaniu z samym promieniowaniem. Badanie to doprowadziło do przyjęcia tego protokołu jako nowego standardu opieki w leczeniu nowo zdiagnozowanego glejaka13. Niestety, u tych pacjentów niezmiennie dochodzi do nawrotu choroby, a możliwości leczenia stają się w tym momencie ograniczone. Nie ma standardowego podejścia do leczenia nawrotu glejaka; Istnieją jednak dwie zatwierdzone przez FDA metody leczenia, a mianowicie bewacyzumab i nowatorski system TTF. Bewacyzumab, przeciwciało monoklonalne skierowane przeciwko białku VEGF, powoduje zablokowanie interakcji białko/receptor VEGF. Powoduje to zahamowanie proliferacji naczyń krwionośnych, które są częścią unaczynienia guza. System TTF działa poprzez zupełnie inny mechanizm, tj. poprzez dostarczanie ciągłych zmiennych pól elektrycznych, co powoduje zahamowanie podziału komórek i apoptozę1,6,7,20. Pomimo wszystkich dostępnych metod leczenia, rokowanie w przypadku nawrotu glejaka wielopostaciowego pozostaje ponure4.
Tutaj opisujemy nowatorskie podejście do leczenia nawracającego glejaka, wykorzystujące zarówno podawanie pól TTFields, jak i jednoczesny wlew bewacyzumabu. Istnieje nadzieja, że podejście skojarzone okaże się lepsze od monoterapii, ale to dopiero zostanie zweryfikowane w badaniu klinicznym na dużą skalę.
Elektromagnetyczna podstawa systemu TTF
Aby zrozumieć antymitotyczne efekty leczenia GBM (terapia polami do leczenia nowotworów lub terapia TTF) za pomocą pola elektrycznego, należy zapoznać się z kilkoma pojęciami związanymi z teorią elektromagnetyczną. Teoria ta została sformułowana przez Michaela Faradaya w 1800 roku i stwierdza, że ładunek źródłowy jest otoczony przez pole elektromagnetyczne18. Może to wywierać siłę na ładunek testowy, który jest umieszczony w tym polu. Pole elektryczne może być jednorodne lub niejednorodne. W jednolitym polu elektrycznym natężenie pola pozostaje jednolite przez cały czas. Można to przedstawić za pomocą równoległych linii siły. W niejednorodnym polu elektrycznym natężenie pola jest niejednorodne i zmienia się z jednego końca pola na drugi. To z kolei może być reprezentowane przez zbieżne lub rozbieżne linie siły, gdzie zbieżne linie sił reprezentują obszar o większym natężeniu pola i odwrotnie. Ładunek testowy przesunie się w kierunku obszaru o większym natężeniu pola w tym polu. Z drugiej strony, pole elektryczne może być stałe lub zmienne w czasie (zmienne). Ładunek źródłowy w stałym polu elektrycznym pozostanie taki sam, podczas gdy ten sam ładunek będzie oscylował/zmieniał się między dodatnim i ujemnym w polu zmiennym w czasie w funkcji czasu19.
Kierunek ruchu ładunku testowego w polu elektrycznym zależy od kilku parametrów. Po pierwsze, ładunek testowy może być zarówno ładunkiem elektrycznym, jak i dipolem. Ładunek elektryczny jest dodatni lub ujemny, podczas gdy dipol jest dodatni z jednej strony i ujemny z drugiej. Ładunek elektryczny będzie poruszał się w kierunku przeciwnego ładunku, podczas gdy dipol będzie się obracał. System TTF wytwarza zmienne pole elektryczne, dzięki czemu zarówno ładunki, jak i dipole poruszają się lub obracają w kierunku przeciwnego ładunku i większego natężenia pola. Podczas tworzenia komórek potomnych w telofazie, morfologia komórek powoduje powstawanie niejednorodnego pola elektrycznego i gradientu pola prowadzącego do dielektroforezy19. Dielektroforezę definiuje się jako migrację nienaładowanych cząstek w kierunku położenia maksymalnego natężenia pola w polu niejednorodnym.
Mechanizm antymitotycznych efektów leczenia nowotworów
Pomysł wykorzystania pól TTFields (pola leczenia nowotworów) do leczenia raka został pierwotnie opracowany przez profesora Yorama Palti20. Palti wysunął teorię, że aktywność mitotyczna komórek rakowych zostanie zakłócona przez zastosowanie odpowiednio dostrojonych pól elektrycznych. Hipoteza ta została następnie przetestowana w różnych hodowlach komórek nowotworowych, gdzie wykazano, że pola elektryczne zakłócają polimeryzację podjednostek tubuliny, a tym samym zapobiegają tworzeniu się wrzecion mitotycznych niezbędnych do podziału komórek20. Na przykład w modelu glejaka o wysokim stopniu złośliwości in vitro optymalna częstotliwość stosowania pól TTField, która pozwala na maksymalne zabijanie komórek bez nadmiernej stymulacji tkanek lub podgrzewania, została określona na 200 kHz20. Wiadomo, że zastosowanie pól elektrycznych o niskiej częstotliwości (<1 kHz) powoduje biologiczną stymulację tkanek poprzez depolaryzację błony. Wraz ze wzrostem częstotliwości znacznie powyżej 1 kHz, efekt stymulacyjny znacznie się zmniejsza, ponieważ cykle hiperpolaryzacji i depolaryzacji błon są zintegrowane, a efekt netto staje się bliższy zeru. Przy znacznie wyższych częstotliwościach (zakres MHz) pola elektryczne powodują nagrzewanie się tkanek z powodu strat dielektrycznych. Koncepcja ta została zastosowana w praktyce klinicznej w zastosowaniach takich jak diatermia i ablacja guzów o częstotliwości radiowej. Optymalny efekt zależał również od natężenia pola, gdzie pola o natężeniu 1-3 V/cm były najbardziej skuteczne, nie powodując nagrzewania się tkanek. Ponadto, ze względu na to, że zastosowane pola miały średnią częstotliwość (200 kHz w przypadku komórek glejaka), nie powodowały one biologicznej stymulacji błony. Zastosowanie pól o niskiej intensywności (1-3 V/cm) i średniej częstotliwości (200 kHz) do leczenia nowotworów do komórek przechodzących mitozę spowodowało zatem wyrównanie silnie naładowanych podjednostek tubuliny w kierunku większego natężenia pola, w tym przypadku w kierunku bruzdy rozszczepienia komórek. Spowodowało to zakłócenie mitozy, tworzenie się pęcherzyków błony komórkowej i ostatecznie apoptotyczną śmierć komórki (patrz część wideo manuskryptu)20. Kirson i współpracownicy wykazali również, że maksymalne efekty zaobserwowano, gdy pole zostało zastosowane mniej więcej w tym samym kierunku, co komórki przechodzące mitozę. Wykazano, że pola stosowane w ten sposób i w sposób ciągły przez co najmniej 24 godziny powodują zatrzymanie proliferacji komórek i zniszczenie komórek poddawanych mitozie20. Korzystając z tych danych przedklinicznych, obecna metoda stosowania macierzy systemu TTF polega na tym, że do guza stosuje się dwa sekwencyjne kierunki pola w celu optymalizacji szybkości zabijania komórek. W związku z tym układ macierzy jest planowany przy użyciu danych MRI guza, aby osiągnąć maksymalną pożądaną aktywność biologiczną.
Mechanizm działania bewacyzumabu i uzasadnienie łączenia z polami elektrycznymi w leczeniu rGBM
Bewacyzumab to humanizowane przeciwciało monoklonalne, które celuje w cząsteczkę VEGF i zapobiega jej interakcji z receptorem VEGF. W 2009 roku otrzymał zgodę amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków (FDA) na leczenie nawrotu glejaka wielopostaciowego na podstawie dwóch otwartych, nieporównawczych badań fazy II. W badaniu BRAIN odsetek obiektywnych odpowiedzi wynosił 28% (24/85), a mediana czasu trwania odpowiedzi wynosiła 5,6 miesiąca. Częstość PFS-6 w przypadku bewacyzumabu podawanego w monoterapii wynosiła 42,6% (95% CI, 29,6%–55,5%), a mediana OS wynosiła 9,2 miesiąca (95% CI, 8,2–10,7 miesiąca)8. W drugim badaniu (NCI 06-C-0064E) odsetek obiektywnych odpowiedzi wynosił 19,6% (11/56; 95% CI, 10,9%–31,3%). Mediana PFS wynosiła 16 tygodni (95% CI, 12–26 tygodni), wskaźnik PFS-6 wynosił 29% (95% CI, 18%–48%), a mediana OS wynosiła 31 tygodni (95% CI, 21–54 tygodnie)21. Podsumowując, w obu badaniach stwierdzono, że w porównaniu z historycznymi kontrolami, stosowanie bewacyzumabu wiązało się z wyższymi wskaźnikami przeżycia wolnego od progresji choroby i odsetkami odpowiedzi na chorobę. Z drugiej strony, nie ma mocnych dowodów wskazujących na to, że bewacyzumab może wydłużać medianę przeżycia całkowitego, gdy jest stosowany jako leczenie wstępne u nowo zdiagnozowanych pacjentów z GBM. W przeszłości bewacyzumab był testowany w skojarzeniu z kilkoma chemioterapeutykami. Retrospektywny przegląd pacjentów z nawrotem GBM leczonych schematem zawierającym bewacyzumab, a następnie leczonych innym schematem zawierającym bewacyzumab po progresji stwierdzono, że nie ma korzyści z kontynuacji bewacyzumabu po progresji nowotworu27. Ponadto, pomimo korzystnej odpowiedzi radiologicznej opartej na zmniejszeniu choroby nasilającej obserwowanej po leczeniu bewacyzumabem, w niedawnym badaniu stwierdzono, że progresja choroby bez nasilenia jest powszechna po leczeniu bewacyzumabem i może wiązać się z gorszymi wynikami. 28
Kilka danych przedklinicznych i wczesnych badań klinicznych wskazuje, że połączenie pól leczenia nowotworów z chemioterapeutykami może być bardziej skuteczne (i potencjalnie synergiczne) niż sama chemioterapia22,23,24. Na przykład w jednym z badań oceniano wpływ pól TTFields stosowanych w monoterapii lub w skojarzeniu z różnymi chemioterapiami (paklitakselem, doksorubicyną, cyklofosfamidem i dakarbazyną) na linie komórkowe ludzkiego raka piersi (MDA-MB-231) i ludzkiego glejaka (U-118)24. W tym samym badaniu oceniano wpływ pól elektrycznych TTFields w skojarzeniu z tymi chemioterapeutykami w zwierzęcym modelu guza oraz w pilotażowym badaniu klinicznym u pacjentów z nawrotem i nowo rozpoznanymi GBM. W badaniu stwierdzono, że wrażliwość na leczenie chemioterapeutyczne zwiększyła się o 1-3 rzędy wielkości po dodaniu pól TTFields. W pilotażowym badaniu klinicznym z udziałem pacjentów z nowo zdiagnozowanym i nawracającym GBM, podejście skojarzone skutkowało znaczną poprawą PFS i OS (przeżycie wolne od progresji 155 tygodni i całkowite przeżycie 39+ miesięcy) w porównaniu z historycznymi kontrolami26.
Z drugiej strony, duże badanie III fazy porównujące terapię TTF z chemioterapią wybraną przez lekarzy w leczeniu rGBM (EF-11) wykazało, że oba podejścia do leczenia dawały podobne wyniki przeżycia, podczas gdy terapia TTF zapewniała lepszy profil skutków ubocznych w porównaniu z chemioterapią10. Biorąc pod uwagę, że zarówno bewacyzumab, jak i terapia TTF wykazały aktywność i są obecnie zatwierdzone przez FDA, aczkolwiek jako monoterapia rGBM, postawiliśmy hipotezę, że połączenie tych dwóch metod leczenia może zapewnić przewagę nad stosowaniem każdego z nich samodzielnie. Jedną z hipotez wyjaśniających, dlaczego skojarzenie bewacyzumabu z chemioterapią może oferować niewielką przewagę pod względem całkowitego przeżycia pacjenta, jest zależność chemioterapii od naruszenia bariery krew-mózg. Kiedy bewacyzumab koryguje barierę krew-mózg, wpływa również na zdolność chemioterapii do skutecznego dotarcia do guza. Przypuszcza się, że terapia TTF jako modalność fizyczna nie jest zależna od bariery krew-mózg dla swojej skuteczności. Istnieją ograniczenia w stosowaniu tego nowatorskiego podejścia do leczenia. Z jednej strony wybór pacjenta może być trudny, zwłaszcza biorąc pod uwagę przeciwwskazania do każdej metody leczenia. Nie jest jasne, czy przeciwwskazania do stosowania metody skojarzonej są podobne do przeciwwskazań do stosowania poszczególnych metod leczenia w monoterapii, czy też istnieją dodatkowe środki ostrożności związane z podejściem skojarzonym. Z naszego ograniczonego doświadczenia z tym nowatorskim podejściem wynika, że pacjenci dobrze tolerowali leczenie. Z drugiej strony, w badaniu klinicznym na dużą skalę okaże się, czy takie podejście zapewni jakąkolwiek dodatkową przewagę (przeżycie całkowite lub przeżycie wolne od progresji) w stosunku do obecnie dostępnych protokołów leczenia. Obecnie istnieje duża niezaspokojona potrzeba opracowania skutecznych metod leczenia rGBM, ponieważ jego rokowania pozostają ponure pomimo wszystkich dostępnych metod leczenia. Podejście to będzie musiało zostać ocenione w badaniu klinicznym na dużą skalę, aby ustalić, czy może zaspokoić tę niezaspokojoną potrzebę tej niefortunnej populacji pacjentów.