Resposta terapêutica do tumor monitorada por sensoriamento telemétrico de temperatura, um estudo pré-clínico sobre imunoterapia e quimioterapia

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 7727 (2023) Citar este artigo

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A temperatura no corpo e no tumor reflete condições fisiológicas e patológicas. Um sistema de medição confiável, sem contato e simplista pode ser usado para monitoramento de longo prazo da progressão da doença e resposta à terapia. Neste estudo, chips sem fio miniaturizados sem bateria implantados em tumores em crescimento em pequenos animais foram usados ​​para capturar a dinâmica da temperatura basal e do tumor. Três modelos pré-clínicos: melanoma (B16), câncer de mama (4T1) e câncer de cólon (MC-38), foram tratados com transferência de células T adotiva, quimioterapia AC-T e imunoterapia anti-PD-1, respectivamente. Cada modelo apresenta um padrão distinto de histórico de temperatura dependente da característica do tumor e influenciado pela terapia administrada. Certas características estão associadas à resposta terapêutica positiva, por exemplo, a redução transitória da temperatura corporal e do tumor após a transferência adaptativa de células T, a elevação da temperatura do tumor após a quimioterapia e um declínio constante da temperatura corporal após a terapia anti-PD-1. O rastreamento da atividade térmica in vivo por meio de detecção telemétrica econômica tem o potencial de oferecer avaliação de tratamento anterior aos pacientes sem a necessidade de imagens complexas ou testes de laboratório. O monitoramento multiparamétrico sob demanda do microambiente do tumor por implantes permanentes e sua integração em sistemas de informação de saúde podem avançar ainda mais no tratamento do câncer e reduzir a carga do paciente.

As mudanças de temperatura no corpo têm sido reconhecidas como um indicador de muitas doenças há séculos1. Para tumores cancerígenos, variações localizadas de temperatura, tanto dentro do tumor quanto no corpo, são comuns devido a mudanças na perfusão sanguínea e geração de calor metabólico. A terapia do câncer pode causar alterações na dinâmica do balanço energético no tecido, resultando em uma resposta terapêutica que pode ser monitorada pelo rastreamento das temperaturas2.

Nossa hipótese é que a mudança de temperatura do tumor pode ser um preditor precoce da resposta terapêutica, como a imunoterapia, antes que as mudanças no tamanho possam ser rastreadas por várias técnicas de imagem. No entanto, apesar da ampla gama de técnicas de medição de temperatura disponíveis, o monitoramento confiável da resposta ao tratamento do tumor por meio da medição da temperatura é incomum. As abordagens são ineficazes no monitoramento da temperatura do tumor durante sua progressão e tratamento.

As temperaturas fisiológicas são medidas de maneira baseada em contato ou sem contato. Abordagens baseadas em contato (por exemplo, termômetro convencional, termistor ou termopares) são invasivas ou podem medir apenas a superfície3. Abordagens sem contato, como a termografia usada no rastreamento do câncer de mama, podem medir apenas a temperatura da pele, mas não podem medir com segurança a região interna do tumor. Outras abordagens baseadas em imagens, como a termometria por RM4 e a termometria fotoacústica5, são muito caras ou muito complicadas de operar, tornando-as inadequadas para monitorar a temperatura corporal profunda ao longo do tempo de dias a semanas. Portanto, um sistema de medição simplista capaz de fornecer temperatura interna direta em tempo real é necessário para monitoramento de longo prazo da progressão da doença e resposta à terapia, especialmente no câncer.

Foi proposto o monitoramento remoto da temperatura, que pode beneficiar tanto os pacientes quanto o sistema de saúde6,7. Para conseguir isso, são necessários sensores de temperatura telemétricos confiáveis. Microchips implantáveis ​​que transmitem temperatura para um transponder externo têm sido usados ​​para várias finalidades, incluindo animais de fazenda8, animais de estimação9 e roedores experimentais10. No entanto, esses transponders sem fio em miniatura são grandes demais para serem usados ​​em tumores ou estão sujeitos a interferência eletromagnética10.

Neste estudo, chips sem bateria foram usados ​​para transmitir temperaturas confiáveis ​​e são pequenos o suficiente para serem implantados em tumores em crescimento em pequenos animais, a fim de capturar a dinâmica da temperatura basal e do tumor. Três modelos pré-clínicos: melanoma (B16), câncer de mama (4T1) e câncer de cólon (MC-38) e sua terapia de câncer correspondente: transferência de células T adotiva, quimioterapia AC-T e imunoterapia anti-PD-1 foram usados. As respostas de temperatura corporal e tumoral foram registradas várias vezes ao dia. Além disso, as temperaturas entre os grupos de tratamento e controle (sem tratamento) foram comparadas.