Risposta terapeutica del tumore monitorata mediante rilevamento telemetrico della temperatura, uno studio preclinico su immunoterapia e chemioterapia

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 7727 (2023) Citare questo articolo

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La temperatura nel corpo e nel tumore riflette le condizioni fisiologiche e patologiche. Un sistema di misurazione affidabile, senza contatto e semplicistico può essere utilizzato per il monitoraggio a lungo termine della progressione della malattia e della risposta alla terapia. In questo studio, chip wireless miniaturizzati senza batteria impiantati in tumori in crescita su piccoli animali sono stati utilizzati per catturare le dinamiche della temperatura sia basale che tumorale. Tre modelli preclinici: melanoma (B16), cancro al seno (4T1) e cancro del colon (MC-38), sono stati trattati rispettivamente con trasferimento di cellule T adottive, chemioterapia AC-T e immunoterapia anti-PD-1. Ciascun modello presenta un modello distintivo di storia della temperatura dipendente dalle caratteristiche del tumore e influenzato dalla terapia somministrata. Alcune caratteristiche sono associate a una risposta terapeutica positiva, ad esempio la riduzione transitoria della temperatura corporea e del tumore dopo il trasferimento adattivo delle cellule T, l’aumento della temperatura del tumore dopo la chemioterapia e un costante calo della temperatura corporea dopo la terapia anti-PD-1. Il monitoraggio dell’attività termica in vivo mediante un rilevamento telemetrico conveniente ha il potenziale di offrire una valutazione precoce del trattamento ai pazienti senza richiedere imaging complesso o test di laboratorio. Il monitoraggio multiparametrico su richiesta del microambiente tumorale mediante impianti permanenti e la sua integrazione nei sistemi informativi sanitari potrebbero far avanzare ulteriormente la gestione del cancro e ridurre il carico sui pazienti.

Da secoli le variazioni di temperatura del corpo sono riconosciute come indicatori di numerose malattie1. Per i tumori cancerosi, le variazioni di temperatura localizzate, sia all’interno del tumore che nel corpo, sono comuni a causa dei cambiamenti nella perfusione sanguigna e nella generazione di calore metabolico. La terapia antitumorale può causare cambiamenti nelle dinamiche del bilancio energetico all'interno del tessuto, determinando una risposta terapeutica che può essere monitorata monitorando le temperature2.

Ipotizziamo che il cambiamento della temperatura del tumore potrebbe essere un predittore precoce della risposta terapeutica, come l’immunoterapia, prima che i cambiamenti nelle dimensioni possano essere monitorati mediante varie tecniche di imaging. Tuttavia, nonostante l’ampia gamma di tecniche di misurazione della temperatura disponibili, il monitoraggio affidabile della risposta al trattamento del tumore mediante la misurazione della temperatura è raro. Gli approcci sono inefficaci nel monitorare la temperatura del tumore attraverso la sua progressione e il trattamento.

Le temperature fisiologiche vengono misurate tramite modalità basata sul contatto o senza contatto. Gli approcci basati sul contatto (ad esempio, termometro convenzionale, termistore o termocoppie) sono invasivi o possono solo misurare la superficie3. Gli approcci senza contatto, come la termografia utilizzata nello screening del cancro al seno, possono solo misurare la temperatura cutanea ma non possono misurare in modo affidabile la regione interna del tumore. Altri approcci basati sull’imaging, come la termometria MR4 e la termometria fotoacustica5, sono troppo costosi o troppo complicati da utilizzare, il che li rende non adatti al monitoraggio della temperatura corporea profonda nel corso di giorni o settimane. Pertanto, è necessario un sistema di misurazione semplicistico in grado di fornire la temperatura interna diretta in tempo reale per il monitoraggio a lungo termine della progressione della malattia e della risposta alla terapia, soprattutto nel cancro.

È stato proposto il monitoraggio remoto della temperatura, che può portare benefici sia ai pazienti che al sistema sanitario6,7. Per raggiungere questo obiettivo sono necessari sensori di temperatura telemetrici affidabili. Microchip impiantabili che trasmettono la temperatura a un transponder esterno sono stati utilizzati per vari scopi, inclusi animali da fattoria8, animali domestici9 e roditori sperimentali10. Tuttavia, questi transponder wireless in miniatura sono troppo grandi per essere utilizzati nei tumori o soggetti a interferenze elettromagnetiche10.

In questo studio, i chip senza batteria sono stati utilizzati per trasmettere temperature affidabili e sono abbastanza piccoli da essere impiantati in tumori in crescita su piccoli animali al fine di catturare le dinamiche della temperatura sia basale che tumorale. Sono stati utilizzati tre modelli preclinici: melanoma (B16), cancro al seno (4T1) e cancro del colon (MC-38) e la loro corrispondente terapia antitumorale: trasferimento di cellule T adottive, chemioterapia AC-T e immunoterapia anti-PD-1. Le risposte alla temperatura corporea e tumorale sono state registrate più volte al giorno. Inoltre, sono state confrontate le temperature tra i gruppi di trattamento e quelli di controllo (nessun trattamento).