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PNAS:利用超声波轰炸癌细胞
日期:2020年10月14日 15:38     

  近日,发表在《美国国家科学院院刊(PNAS)》上的一项研究中,以色列特拉维夫大学生物医学工程系的TaliIlovitsh博士领导的一个国际研究团队,经过了两年多的研究,开发出一种将基因导入乳腺癌细胞的无创技术平台。该技术将超声与靶向肿瘤的微泡结合在一起。一旦超声波被激活,微泡就会像智能的目标弹头一样爆炸,在癌细胞的细胞膜上形成小孔,从而使基因传递成为可能。

  Ilovitsh在斯坦福大学Katherine Ferrara教授的实验室从事博士后研究时开发了这项突破性技术。该技术利用低频超声(250 kHz)引爆微观的肿瘤靶向气泡。在体内,细胞破坏达到肿瘤细胞的80%。
  Ilovitsh解释说:“微气泡是充满气体的微小气泡,直径只有血管的十分之一。在特定的频率和压力下,声波使微气泡像气球一样发挥作用:它们会周期性地膨胀和收缩。这一过程会增加物质从血管到周围组织的转移。我们发现,使用比以前更低的频率,微气泡可以显著扩展,直到猛烈爆炸。我们意识到,这一发现可以用作癌症治疗的平台,并开始将微气泡直接注入肿瘤。”
  Ilovitsh团队使用了在爆炸发生时附着在肿瘤细胞膜上靶向肿瘤的微泡,并将其直接注射到小鼠模型的肿瘤中。 
  Ilovitsh说:“大约80%的肿瘤细胞在爆炸中被摧毁,爆炸本身就是阳性的。这种靶向治疗既安全又经济,能够摧毁大部分肿瘤。然而,这还不够。为了防止剩余的癌细胞扩散,我们需要摧毁所有的肿瘤细胞。这就是为什么我们在微泡旁边注射了免疫治疗基因,它就像特洛伊木马一样,向免疫系统发出信号来攻击癌细胞。”
  基因本身不能进入癌细胞。然而,这一旨在增强免疫系统的基因是与微泡共同注射的。在最初的爆炸中幸存下来20%的癌细胞中形成了膜孔,从而基因可以进入细胞。这触发了免疫反应,摧毁了癌细胞。
  Ilovitsh解释说:“大多数癌细胞都被爆炸摧毁了,剩下的细胞通过细胞膜上形成的小孔消耗了免疫治疗基因。这种基因使细胞产生一种物质,以触发免疫系统攻击癌细胞。事实上,我们的小鼠身体两侧都有肿瘤。尽管我们只在一侧进行了治疗,但免疫系统也攻击了另一侧。”
  Ilovitsh说,在未来,她打算尝试将这项技术作为一种无创治疗方法,用于治疗与大脑有关的疾病,如脑瘤和其他如阿尔兹海默症等神经退行性疾病。血脑屏障不允许药物穿透,但微气泡可以暂时打开屏障,从而无需侵入性外科手术即可使治疗到达目标区域。
论文链接:
https://www.pnas.org/content/117/23/12674

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