Cancer therapy combining the modalities of hyperthermia and chemotherapy: In vitro cellular response after rapid heat accumulation in the cancer cell

Hyperthermia is usually used at a sub-lethal level in cancer treatment to potentiate the effects of chemotherapy. The purpose of this study is to investigate the role of heating rate in achieving synergistic cell killing by chemotherapy and hyperthermia. For this purpose, in vitro cell culture experiments with a uterine cancer cell line (MES-SA) and its multidrug resistant (MDR) variant MES-SA/Dx5 were conducted. The cytotoxicity, mode of cell death, induction of thermal tolerance and P-gp mediated MDR following the two different modes of heating were studied. Doxorubicin (DOX) was used as the chemotherapy drug. Indocyanine green (ICG), which absorbs near infrared light at 808nm (ideal for tissue penetration), was chosen for achieving rapid rate hyperthermia. A slow rate hyperthermia was provided by a cell culture incubator. The results show that the potentiating effect of hyperthermia to chemotherapy can be maximized by increasing the rate of heating as evident by the results from the cytotoxicity assay. When delivered at the same thermal dose, a rapid increase in temperature from 37°C to 43°C caused more cell membrane damage than gradually heating the cells from 37°C to 43°C and thus allowed for more intracellular accumulation of the chemotherapeutic agents. Different modes of cell death are observed by the two hyperthermia delivery methods. The rapid rate laser-ICG hyperthermia @ 43°C caused cell necrosis whereas the slow rate incubator hyperthermia @ 43°C induced very mild apoptosis. At 43°C a positive correlation between thermal tolerance and the length of hyperthermia exposure is identified. This study shows that by increasing the rate of heating, less thermal dose is needed in order to overcome P-gp mediated MDR.

Individual monitoring of immune responses in rainbow trout after cohabitation and intraperitoneal injection challenge with Yersinia ruckeri

Acknowledgements This work was funded by the National Centre for the Replacement, Refinement and Reduction of Animals in Research (NC3Rs, grant G1100675). The authors are grateful to the aquarium staff at the University of Aberdeen (Karen Massie) and Dr David Smail at Marine Scotland for valuable discussion during the establishment of the experimental design.

Improving the use of G-CSF during chemotherapy using physiological mathematical modelling : a quantitative systems pharmacology approach

La diminution des doses administrées ou même la cessation complète d'un traitement chimiothérapeutique est souvent la conséquence de la réduction du nombre de neutrophiles, qui sont les globules blancs les plus fréquents dans le sang. Cette réduction dans le nombre absolu des neutrophiles, aussi connue sous le nom de myélosuppression, est précipitée par les effets létaux non spécifiques des médicaments anti-cancéreux, qui, parallèlement à leur effet thérapeutique, produisent aussi des effets toxiques sur les cellules saines. Dans le but d'atténuer cet impact myélosuppresseur, on administre aux patients un facteur de stimulation des colonies de granulocytes recombinant humain (rhG-CSF), une forme exogène du G-CSF, l'hormone responsable de la stimulation de la production des neutrophiles et de leurs libération dans la circulation sanguine. Bien que les bienfaits d'un traitement prophylactique avec le G-CSF pendant la chimiothérapie soient bien établis, les protocoles d'administration demeurent mal définis et sont fréquemment déterminés ad libitum par les cliniciens. Avec l'optique d'améliorer le dosage thérapeutique et rationaliser l'utilisation du rhG-CSF pendant le traitement chimiothérapeutique, nous avons développé un modèle physiologique du processus de granulopoïèse, qui incorpore les connaissances actuelles de pointe relatives à la production des neutrophiles des cellules souches hématopoïétiques dans la moelle osseuse. À ce modèle physiologique, nous avons intégré des modèles pharmacocinétiques/pharmacodynamiques (PK/PD) de deux médicaments: le PM00104 (Zalypsis®), un médicament anti-cancéreux, et le rhG-CSF (filgrastim). En se servant des principes fondamentaux sous-jacents à la physiologie, nous avons estimé les paramètres de manière exhaustive sans devoir recourir à l'ajustement des données, ce qui nous a permis de prédire des données cliniques provenant de 172 patients soumis au protocol CHOP14 (6 cycles de chimiothérapie avec une période de 14 jours où l'administration du rhG-CSF se fait du jour 4 au jour 13 post-chimiothérapie). En utilisant ce modèle physio-PK/PD, nous avons démontré que le nombre d'administrations du rhG-CSF pourrait être réduit de dix (pratique actuelle) à quatre ou même trois administrations, à condition de retarder le début du traitement prophylactique par le rhG-CSF. Dans un souci d'applicabilité clinique de notre approche de modélisation, nous avons investigué l'impact de la variabilité PK présente dans une population de patients, sur les prédictions du modèle, en intégrant des modèles PK de population (Pop-PK) des deux médicaments. En considérant des cohortes de 500 patients in silico pour chacun des cinq scénarios de variabilité plausibles et en utilisant trois marqueurs cliniques, soient le temps au nadir des neutrophiles, la valeur du nadir, ainsi que l'aire sous la courbe concentration-effet, nous avons établi qu'il n'y avait aucune différence significative dans les prédictions du modèle entre le patient-type et la population. Ceci démontre la robustesse de l'approche que nous avons développée et qui s'apparente à une approche de pharmacologie quantitative des systèmes (QSP). Motivés par l'utilisation du rhG-CSF dans le traitement d'autres maladies, comme des pathologies périodiques telles que la neutropénie cyclique, nous avons ensuite soumis l'étude du modèle au contexte des maladies dynamiques. En mettant en évidence la non validité du paradigme de la rétroaction des cytokines pour l'administration exogène des mimétiques du G-CSF, nous avons développé un modèle physiologique PK/PD novateur comprenant les concentrations libres et liées du G-CSF. Ce nouveau modèle PK a aussi nécessité des changements dans le modèle PD puisqu’il nous a permis de retracer les concentrations du G-CSF lié aux neutrophiles. Nous avons démontré que l'hypothèse sous-jacente de l'équilibre entre la concentration libre et liée, selon la loi d'action de masse, n'est plus valide pour le G-CSF aux concentrations endogènes et mènerait en fait à la surestimation de la clairance rénale du médicament. En procédant ainsi, nous avons réussi à reproduire des données cliniques obtenues dans diverses conditions (l'administration exogène du G-CSF, l'administration du PM00104, CHOP14). Nous avons aussi fourni une explication logique des mécanismes responsables de la réponse physiologique aux deux médicaments. Finalement, afin de mettre en exergue l’approche intégrative en pharmacologie adoptée dans cette thèse, nous avons démontré sa valeur inestimable pour la mise en lumière et la reconstruction des systèmes vivants complexes, en faisant le parallèle avec d’autres disciplines scientifiques telles que la paléontologie et la forensique, où une approche semblable a largement fait ses preuves. Nous avons aussi discuté du potentiel de la pharmacologie quantitative des systèmes appliquées au développement du médicament et à la médecine translationnelle, en se servant du modèle physio-PK/PD que nous avons mis au point.

Chemotherapy patient perception regarding communication with the healthcare staff

Purpose: To qualitatively explore the communication between healthcare professionals and oncology patients based on the perception of patients undergoing chemotherapy.Method: Qualitative and exploratory design. Participants were 14 adult patients undergoing chemotherapy at different stages of the disease. A socio-demographic and clinical data form was utilized along with semi-structured interviews. The interviews were audio-recorded, transcribed and content analysis was performed. Two independent judges evaluated the interview content in regards to emerging categories and obtained a Kappa index of 0.834.Results: Three categories emerged from the data: 1) Technical communication without emotional support, in which the information provided is composed of strictly technical information regarding the diagnosis, treatment and/or prognosis; 2) Technical communication, in which the information provided is oriented towards the technical aspects of the patient’s physical condition, while also providing psychological support for the patients’ subjective needs; and 3) Insufficient technical communication, win which there are gaps in the information provided causing confusion and suffering to the patient.Conclusions: Communication with emotional support contributes to greater satisfaction of chemotherapy patients. Practical implications: the results provide elements for the training of healthcare professionals regarding the importance of the emotional support that can be offered to cancer patients during their treatment.

Late cardiac effects of chemotherapy in breast cancer survivors treated with adjuvant doxorubicin: 10-year follow-up

Doxorubicin (Dox), a mainstay of adjuvant breast cancer treatment, is associated with cardiac toxicity in the form of left ventricular dysfunction (LVD), LV diastolic dysfunction, or LV systolic dysfunction. Study objectives were to evaluate the prevalence of LVD in long-term breast cancer survivors treated with Dox and determine if brain-type natriuretic peptide (BNP) may help identify patients at risk for LVD. Patients who participated in prospective clinical trials of adjuvant Dox-based chemotherapy for breast cancer with a baseline left ventricular (LV) ejection fraction evaluation from 1999 to 2006 were retrospectively identified from the St Vincent's University Hospital database. Patients were invited to undergo transthoracic echocardiography, BNP analysis, and cardiovascular (CV) risk factor assessment. LVDD was defined as left atrial volume index >34 mL/m(2) and/or lateral wall E prime <10 m/s, and LVSD as LVEF <50 %. Of 212 patients identified, 154 participated, 19 patients had died (no cardiac deaths), and 39 declined. Mean age was 60.7 [55:67] years. A majority of the patients (128, 83 %) had low CV risk (0/1 risk factors), 21 (13.6 %) had 2 RFs, and 5 (3.2 %) ≥3 RFs. BMI was 27.2 ± 4.9 kg/m(2). Median Dox dose was 240 mg/m(2) [225-298]; 92 patients (59.7 %) received ≤240 mg/m(2) and 62 (40.3 %) > 240 mg/m(2). Baseline LVEF was 68.2 ± 8 %. At follow-up of 10.8 ± 2.2 years, LVEF was 64.4 ± 6 %. Three (1.9 %) subjects had LVEF <50 % and one (0.7 %) had LVDD. Dox >240 mg/m2 was associated with any LVEF drop. BNP levels at follow-up were 20.3 pg/ml [9.9-36.5] and 21.1 pg/ml [9.8-37.7] in those without LVD and 61.5 pg/ml [50-68.4] in those with LVD (p = 0.04). Long-term prospective data describing the impact of Dox on cardiotoxicity are sparse. At over 10 years of follow-up, decreases in LVEF are common, and dose related, but LVD as defined is infrequent (2.6 %). Monitoring with BNP for subclinical LVD needs further evaluation.

Cost-effectiveness of zoledronic acid and strontium-89 as bone protecting treatments in addition to chemotherapy in patients with metastatic castrate-refractory prostate cancer: results from the TRAPEZE trial (ISRCTN 12808747)

OBJECTIVE: To evaluate the cost-effectiveness of adding zoledronic acid or strontium-89 to standard docetaxel chemotherapy for patients with castrate-refractory prostate cancer (CRPC).

PATIENTS AND METHODS: Data on resource use and quality of life for 707 patients collected prospectively in the TRAPEZE 2 × 2 factorial randomised trial (ISRCTN 12808747) were used to assess the cost-effectiveness of i) zoledronic acid versus no zoledronic acid (ZA vs. no ZA), and ii) strontium-89 versus no strontium-89 (Sr89 vs. no Sr89). Costs were estimated from the perspective of the National Health Service in the UK and included expenditures for trial treatments, concomitant medications, and use of related hospital and primary care services. Quality-adjusted life-years (QALYs) were calculated according to patients' responses to the generic EuroQol EQ-5D-3L instrument, which evaluates health status. Results are expressed as incremental cost-effectiveness ratios (ICERs) and cost-effectiveness acceptability curves.

RESULTS: The per-patient cost for ZA was £12 667, £251 higher than the equivalent cost in the no ZA group. Patients in the ZA group had on average 0.03 QALYs more than their counterparts in no ZA group. The ICER for this comparison was £8 005. Sr89 was associated with a cost of £13 230, £1365 higher than no Sr89, and a gain of 0.08 QALYs compared to no Sr89. The ICER for Sr89 was £16 884. The probabilities of ZA and Sr89 being cost-effective were 0.64 and 0.60, respectively.

CONCLUSIONS: The addition of bone-targeting treatments to standard chemotherapy led to a small improvement in QALYs for a modest increase in cost (or cost-savings). ZA and Sr89 resulted in ICERs below conventional willingness-to-pay per QALY thresholds, suggesting that their addition to chemotherapy may represent a cost-effective use of resources.

AN ECONOMIC ANALYSIS OF THE ADDITION OF BEVACIZUMAB TO STANDARD CHEMOTHERAPY IN PATIENTS WITH MALIGNANT PLEURAL MESOTHELIOMA

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-08

Exploring the safety of chemotherapy for treating breast cancer during pregnancy

Introduction: The diagnosis of breast cancer during pregnancy (BCP) represents a unique challenge to the patient, her family and the treating physician. The proper management of this critical clinical situation is crucial, and requires a multidisciplinary approach. A proper understanding of the safety of chemotherapy during pregnancy is a vital step to avoid detrimental consequences on the mother and the fetus.Areas covered: The aim of this article is to review the available evidence on the safety of chemotherapy administration in managing BCP.Expert opinion: The rule of thumb of chemotherapy - avoiding first trimester exposure and starting therapy in the second trimester - can be considered applicable for classic agents that are used in managing pregnant breast cancer patients. Anthracycline-based regimens are considered the standard of care in managing BCP. Recently, a growing amount of data suggests the safety of taxanes during pregnancy. Pregnancy in cancer patients should be considered as "high risk": once the systemic treatment is initiated, regular fetal monitoring is highly recommended. Emerging data are available on the relative long-term safety secondary to anthracycline exposure during pregnancy. A continued monitoring of the health of individuals with prenatal exposure to chemotherapy into adulthood is recommended for the possible occurrence of long-term side effects.

Has the time come for genomic tests to guide the use of adjuvant chemotherapy in node-positive breast cancer?

SCOPUS: ed.j

Ovarian suppression using luteinizing hormonereleasing hormone agonists during chemotherapy to preserve ovarian function and fertility of breast cancer patients: A meta-analysis of randomized studies

Background: The role of temporary ovarian suppression with luteinizing hormone-releasing hormone agonists (LHRHa) in the prevention of chemotherapy-induced premature ovarian failure (POF) is still controversial. Our meta-analysis of randomized, controlled trials (RCTs) investigates whether the use of LHRHa during chemotherapy in premenopausal breast cancer patients reduces treatment-related POF rate, increases pregnancy rate, and impacts disease-free survival (DFS). Methods: A literature search using PubMed, Embase, and the Cochrane Library, and the proceedings of major conferences, was conducted up to 30 April 2015. Odds ratios (ORs) and 95% confidence intervals (CIs) for POF (i.e. POF by study definition, and POF defined as amenorrhea 1 year after chemotherapy completion) and for patients with pregnancy, as well hazard ratios (HRs) and 95% CI for DFS, were calculated for each trial. Pooled analysis was carried out using the fixed- and random-effects models. Results: A total of 12 RCTs were eligible including 1231 breast cancer patients. The use of LHRHa was associated with a significant reduced risk of POF (OR 0.36, 95% CI 0.23-0.57; P < 0.001), yet with significant heterogeneity (I2 = 47.1%, Pheterogeneity = 0.026). In eight studies reporting amenorrhea rates 1 year after chemotherapy completion, the addition of LHRHa reduced the risk of POF (OR 0.55, 95% CI 0.41-0.73, P < 0.001) without heterogeneity (I2 = 0.0%, Pheterogeneity = 0.936). In five studies reporting pregnancies, more patients treated with LHRHa achieved pregnancy (33 versus 19 women; OR 1.83, 95% CI 1.02-3.28, P = 0.041; I2 = 0.0%, Pheterogeneity = 0.629). In three studies reporting DFS, no difference was observed (HR 1.00, 95% CI 0.49-2.04, P = 0.939; I2 = 68.0%, Pheterogeneity = 0.044). Conclusion: Temporary ovarian suppression with LHRHa in young breast cancer patients is associated with a reduced risk of chemotherapy-induced POF and seems to increase the pregnancy rate, without an apparent negative consequence on prognosis.

Eficacia de la ropivacaína 0,1% intraperitoneal en el control del dolor postoperatorio en cirugía ginecológica laparoscópica

Introducción: Determinar la eficacia de la administración preincisional de ropivacaína al 0,1 % intraperitoneal en el control del dolor abdominal y/o de hombro, durante la primera semana de la cirugía laparoscópica ginecológica benigna. Diseño: Ensayo clínico aleatorizado y doble ciego. Material y métodos: Se realizó un ensayo clínico aleatorizado y doble ciego donde participaron 64 pacientes ASA I-III sometidas a cirugía laparoscópica ginecológica por patología benigna. Tras la realización del neumoperitoneo, se administraron 100 ml de ropivacaína 0,1 % o suero fisiológico intraperitoneal, dependiendo del grupo al que pertenecieran. Las pacientes recibieron, además, AINE junto con una bomba de PCA con opción de morfina de rescate como analgesia multimodal asociada. Se evaluó el dolor abdominal y/o de hombro al despertar, en reposo y en movimiento, a los 5, 30, 60 y 120 minutos, así como a las 24 horas. Se registró el consumo de morfina en las primeras 24 horas y la incidencia de náuseas y/o vómitos postoperatorios. A la semana, mediante encuesta telefónica, se registró la presencia de dolor de hombro a partir de las 24 horas, así como de dolor abdominal persistente al 7º día. Resultados: No se observaron diferencias significativas en el ENV durante las primeras 24 horas. Tampoco se observaron diferencias en el consumo de morfina, en la incidencia de náuseas y/o vómitos o en el dolor de hombro. Se evidenciaron diferencias estadísticamente significativas en la incidencia de dolor abdominal persistente al 7º día (18,52 % en grupo tratamiento vs. 57,58 % en grupo control con p = 0,04). Conclusiones: La administración intraperitoneal preincisional de 100 ml de ropivacaína 0,1 % en comparación con la administración de suero fisiológico, en el contexto de una técnica anestésica y analgésica multimodal, no ha demostrado reducir el dolor postoperatorio, el consumo de opioides ni la incidencia de náuseas y vómitos postoperatorios en las primeras 24 horas. Tampoco ha demostrado reducción del dolor de hombro a partir del primer día tras cirugía laparoscópica ginecológica. El uso de ropivacaína al 0,1 % intraperitoneal preincisional presenta una disminución estadísticamente significativa en la incidencia de dolor abdominal persistente al séptimo día de postoperatorio.

Improving the use of G-CSF during chemotherapy using physiological mathematical modelling : a quantitative systems pharmacology approach

La diminution des doses administrées ou même la cessation complète d'un traitement chimiothérapeutique est souvent la conséquence de la réduction du nombre de neutrophiles, qui sont les globules blancs les plus fréquents dans le sang. Cette réduction dans le nombre absolu des neutrophiles, aussi connue sous le nom de myélosuppression, est précipitée par les effets létaux non spécifiques des médicaments anti-cancéreux, qui, parallèlement à leur effet thérapeutique, produisent aussi des effets toxiques sur les cellules saines. Dans le but d'atténuer cet impact myélosuppresseur, on administre aux patients un facteur de stimulation des colonies de granulocytes recombinant humain (rhG-CSF), une forme exogène du G-CSF, l'hormone responsable de la stimulation de la production des neutrophiles et de leurs libération dans la circulation sanguine. Bien que les bienfaits d'un traitement prophylactique avec le G-CSF pendant la chimiothérapie soient bien établis, les protocoles d'administration demeurent mal définis et sont fréquemment déterminés ad libitum par les cliniciens. Avec l'optique d'améliorer le dosage thérapeutique et rationaliser l'utilisation du rhG-CSF pendant le traitement chimiothérapeutique, nous avons développé un modèle physiologique du processus de granulopoïèse, qui incorpore les connaissances actuelles de pointe relatives à la production des neutrophiles des cellules souches hématopoïétiques dans la moelle osseuse. À ce modèle physiologique, nous avons intégré des modèles pharmacocinétiques/pharmacodynamiques (PK/PD) de deux médicaments: le PM00104 (Zalypsis®), un médicament anti-cancéreux, et le rhG-CSF (filgrastim). En se servant des principes fondamentaux sous-jacents à la physiologie, nous avons estimé les paramètres de manière exhaustive sans devoir recourir à l'ajustement des données, ce qui nous a permis de prédire des données cliniques provenant de 172 patients soumis au protocol CHOP14 (6 cycles de chimiothérapie avec une période de 14 jours où l'administration du rhG-CSF se fait du jour 4 au jour 13 post-chimiothérapie). En utilisant ce modèle physio-PK/PD, nous avons démontré que le nombre d'administrations du rhG-CSF pourrait être réduit de dix (pratique actuelle) à quatre ou même trois administrations, à condition de retarder le début du traitement prophylactique par le rhG-CSF. Dans un souci d'applicabilité clinique de notre approche de modélisation, nous avons investigué l'impact de la variabilité PK présente dans une population de patients, sur les prédictions du modèle, en intégrant des modèles PK de population (Pop-PK) des deux médicaments. En considérant des cohortes de 500 patients in silico pour chacun des cinq scénarios de variabilité plausibles et en utilisant trois marqueurs cliniques, soient le temps au nadir des neutrophiles, la valeur du nadir, ainsi que l'aire sous la courbe concentration-effet, nous avons établi qu'il n'y avait aucune différence significative dans les prédictions du modèle entre le patient-type et la population. Ceci démontre la robustesse de l'approche que nous avons développée et qui s'apparente à une approche de pharmacologie quantitative des systèmes (QSP). Motivés par l'utilisation du rhG-CSF dans le traitement d'autres maladies, comme des pathologies périodiques telles que la neutropénie cyclique, nous avons ensuite soumis l'étude du modèle au contexte des maladies dynamiques. En mettant en évidence la non validité du paradigme de la rétroaction des cytokines pour l'administration exogène des mimétiques du G-CSF, nous avons développé un modèle physiologique PK/PD novateur comprenant les concentrations libres et liées du G-CSF. Ce nouveau modèle PK a aussi nécessité des changements dans le modèle PD puisqu’il nous a permis de retracer les concentrations du G-CSF lié aux neutrophiles. Nous avons démontré que l'hypothèse sous-jacente de l'équilibre entre la concentration libre et liée, selon la loi d'action de masse, n'est plus valide pour le G-CSF aux concentrations endogènes et mènerait en fait à la surestimation de la clairance rénale du médicament. En procédant ainsi, nous avons réussi à reproduire des données cliniques obtenues dans diverses conditions (l'administration exogène du G-CSF, l'administration du PM00104, CHOP14). Nous avons aussi fourni une explication logique des mécanismes responsables de la réponse physiologique aux deux médicaments. Finalement, afin de mettre en exergue l’approche intégrative en pharmacologie adoptée dans cette thèse, nous avons démontré sa valeur inestimable pour la mise en lumière et la reconstruction des systèmes vivants complexes, en faisant le parallèle avec d’autres disciplines scientifiques telles que la paléontologie et la forensique, où une approche semblable a largement fait ses preuves. Nous avons aussi discuté du potentiel de la pharmacologie quantitative des systèmes appliquées au développement du médicament et à la médecine translationnelle, en se servant du modèle physio-PK/PD que nous avons mis au point.