重磅文章解讀超聲技術治療癌癥等疾病的進展

　　近年來，隨著超聲分子影像技術的發展以及在臨床中的應用，科學家們已經能夠利用超聲分子技術為患者提更加精準的診療了。如今超聲醫學已經突破了傳統超聲顯像診斷領域的限制，邁入了“納米”時代。而且研究人員也開發出了更加新型的超聲技術，能夠敏感地發現實質性臟器內常規影像檢查無法發現的轉移性癌癥病灶，并在超聲波的介導下，傳遞和釋放靶向抗癌藥物，精準地殺死癌細胞。

　　那么近年來科學家們利用超聲技術在診斷和治療癌癥等其它疾病上都取得了哪些可喜的成果呢？本文中小編對此進行了盤點，分享給各位！

　　【1】Cancer Res：聚焦超聲與納米微滴雙劍合璧攻破癌癥大門

　　每年，成千名加拿大前列腺癌男性患者都會接受活組織檢查來幫助醫生更好地理解患者的病情進展以及疾病的特性，進行活組織檢查能夠提供關鍵的信息，然而癌癥研究者John Lewis深知要求任何一名患者進行檢查非常困難。他認為，目前獲取病情進展的最佳方法就是進行活檢，這種方法就是利用12根針推入患處取樣進行檢測，低度前列腺癌患者通常并不會進行療法治療，而是會選擇實時監測疾病的進展，但監測通常也需要每年進行活檢，很多人更愿意采用手術來替代活檢。

　　近日，刊登在國際雜志Cancer Research上的一項研究報告中，來自埃博塔大學的研究人員希望通過一種相對無痛的方法來對患者的檢查進行改善，文章中研究者利用一種聚焦超聲(Focused Ultrasound)技術聯合納米滴來對患者血液中的癌癥標志物進行增強化的檢測，在腫瘤中采用該技術就能夠促進細胞外的囊泡釋放到血液中，從而就能夠對大量遺傳物質進行檢測來對較小樣本的血液進行檢測。

　　【2】超聲基因治療：治療心臟病和癌癥的新方法

　　近期，美國國家科學院院刊刊登文章指出，結合超聲能量和超聲微泡在細胞上打孔可能成為與心血管疾病和癌癥作斗爭的新工具。匹茲堡大學的研究人員稱這種基因治療方法為聲孔效應療法。小編對相關信息進行了整理編譯。

　　簡單的來，我們將超聲觸發細胞膜破裂的生物物理機制稱為聲孔效應。關于聲控效應的研究主要與超聲微泡振動物理刺激和由此產生的細胞膜滲透性相關。通過研究已經證明，存在一個微氣泡振蕩引起的剪切應力閾值，大約1千帕，當壓力超過這個值，內皮細胞膜通透性增加。剪切應力閾值顯示出與振蕩周期數目和從0.5Hz到2Hz的超聲頻率的一個逆平方根關系。此外，通過實時三維共焦顯微鏡的測量證明：一個聲孔效應過程是通過頂端和基底細胞膜層沿其外側封裝（密封時間＜2分鐘）直接導致細胞即刻生成膜孔。聲孔效應在細胞融合方面也有很大的潛力，它可以使兩個相鄰細胞在30-60分鐘內融合。

　　【3】Science： 新希望！超聲波療法有望用于腦腫瘤和阿爾茨海默癥

　　超聲波一直是外科常用的醫療手段，比如胎兒影像、腎結石粉碎。現在，很多科研小組試圖將該技術用于某些難纏的腦部疾病，是不是有點匪夷所思呢？

　　血腦屏障是位于大腦血管外圍的一層致密細胞層，能阻止毒素或外部感染入侵大腦，但同時也讓大腦疾病變得難以治療。打破血腦屏障一直是醫學界亟待解決的難題，既要安全還要可恢復。十年前，多倫多新寧研究中心的生物物理學家Kullervo Hynynen 就開始了超聲波技術應用于這一領域的研究。將超聲波技術與血液運載小泡技術結合，使小泡撞擊細胞層，使其產生小的創口以供藥物或免疫分子進入腦內。理論上可以將藥物傳遞到靶標。相關的實驗室研究或臨床研究正在進行中。

　　這周，Science轉化醫學雜志刊登的一篇文章中報道，應用超聲波將小鼠大腦中的異常塊狀組織分解了，小鼠記憶和認知功能得以恢復。這個小鼠模型與阿爾海默茨癥類似。“如果能將這個療法轉移到人腦，就是大腦疾病治療領域的大革命。” Kullervo Hynynen 如是說，他是這項技術的開創者。這一周，加拿大多倫多大學的神經外科醫生Todd Mainprize也打算通過超聲波將一劑化藥打入到惡性腦腫瘤中，不知道效果會是怎樣。

　　【4】J Control Release：超聲給藥逆轉腫瘤多藥耐藥研究取得新進展

　　最新發布的2014年1月國際學術期刊《控釋雜志》（Journal of Controlled Release）發表了中國科學院深圳先進技術研究院生物醫學與健康工程研究所鄭海榮研究組的最新超聲給藥成果：脂質體-微泡復合物攜載化療藥物阿霉素在超聲激勵下對多藥耐藥型乳腺癌的逆轉作用及機制探討。

　　化療是治療腫瘤的重要手段，然而腫瘤細胞對化療藥物產生多藥耐藥性（multidrug resistance， MDR）是導致化療失敗的主要原因之一。P-糖蛋白(P-gp)在許多MDR腫瘤細胞膜表面過表達，將許多結構和功能不同的抗癌藥物排出胞外，降低胞內有效藥物濃度。因此，規避P-gp的作用是克服腫瘤細胞耐藥性的重要途徑。

　　醫學超聲近年來逐步從過去利用聲波散射特性的成像診斷功能為主，拓展到利用聲波力的特性的超聲給藥治療等具有重大潛力的新功能。載藥超聲微泡的出現，使得微泡在用于疾病診斷的同時，也可作為藥物載體用于疾病的治療。介導藥物或基因的靶向傳遞已經成為一種新型的給藥方法。載藥微泡在受到低頻超聲輻照時，產生的超聲靶向微泡爆破（ultrasound targeted microbubble destruction， UTMD），不僅可以釋放微泡攜載的藥物，同時在此過程中產生的空化或機械效應，可使臨近細胞產生瞬間可修復的細胞膜空隙，增加細胞膜通透性，從而增強藥物的細胞攝取。

　　【5】 J Control Rel：超聲波技術可提高皮膚對藥物的滲透性 使藥物治療更有效

　　使用一種超聲波技術，MIT的工程師便可以增強皮膚對藥物的滲透性，使得經皮膚傳送的藥物治療更加有效。這項技術或許為非侵襲性的藥物輸送或者無需注射的疫苗接種帶來希望。相關研究成果刊登在了國際雜志Journal of Controlled Release上。

　　在這項研究中，研究者發現，給予兩個獨立光束的超聲波（一個低頻率，一個高頻率）可以增強藥物通過皮膚時的滲透率，這比使用單一光束的超聲波作用有效的多。研究者將高頻率和低頻率的超聲波結合起來，高頻率的超聲波可以產生產生額外的氣泡，這些氣泡會被低皮律的超聲波擊出。高頻率超聲波同樣也可以限制氣泡的運動方式，使其限定在需要治療的區域。

　　研究者Samir Mitragotri表示，這是一項極具創新性的方法，它可以增加藥物通過皮膚的運送量，并且可以增加運送藥物的類型。研究者使用豬皮膚進行測定，發現相比單一超聲波，高頻和低頻雙波結合可以增強藥物在皮膚中的滲透性和滲透量。

　　【6】PNAS：基于超聲波的治療可能增強腫瘤放療的效果

　　一項刊登在PNAS上的研究發現，一種基于超聲波的療法能讓小鼠的腫瘤對放射性治療敏感。輻射主要通過破壞DNA以及——根據近來的證據——通過破壞腫瘤的血管從而摧毀腫瘤。Gregory Czarnota及其同事研究了一種已知能擾動血管的療法——超聲波調控的微泡激發。

　　這種微泡是微米直徑的化學惰性氣體球——是否能夠增強輻射的腫瘤破壞效應。這組作者向有腫瘤的小鼠靜脈注射了微泡，然后讓這個區域接觸讓微泡破裂的超聲波頻率。其中一些腫瘤在這之后接觸了電離輻射。這種組合治療造成的腫瘤細胞死亡數比單獨使用放療要多出大約10倍。

　　【7】Nanotechnology：如何利用超聲幫助找到并殺傷癌細胞？

　　近日，一組由俄羅斯國立核能研究大學-莫斯科工程物理學院教授Viktor Timoshenko領導的物理學家和生物學家在超聲的幫助下使用硅納米顆粒識別并殺傷腫瘤，但是不損傷正常組織，相關研究成果發表在Nanotechnology上。

　　“我們找到了一種利用超聲殺傷癌細胞的新方法，不會導致細胞大量破壞，但是可以通過納米顆粒破壞細胞內的細胞器。”來自莫斯科國立大學的Andrey Sviridov說道。他說在硅納米顆粒上覆蓋一層高分子不會影響其聲學性質，但是會產生更好的治療效果。

　　最近，物理學家、化學家及納米科學家正在開發不會損傷正常組織和器官的新型手術或治療方法。例如研究人員已經開發了可以引入腫瘤組織并采用激光加熱殺傷癌細胞的納米顆粒，它們可以破壞癌細胞，但是不影響正常細胞，可以產生與基因治療和特殊藥物相似的效應，阻止腫瘤血管生長并餓死癌細胞。

　　【8】IJC：治療頑固性高血壓怎么辦？20分鐘超聲波療法即可搞定

　　來自日本東北大學的研究人員近日通過研究發現，對于頑固性高血壓(treatment-resistant hypertension)的2型糖尿病患者而言，對患者前臂進行20分鐘的超聲波治療或可明顯降低患者的血壓，相關研究刊登于International Journal of Cardiology雜志上。

　　據估計全世界有大約750萬人死于高血壓，而且目前研究者很難控制某些2型糖尿病高血壓患者的病情。

　　這項研究中，研究者Katsunori Nonogaki及其同事對招募的212名頑固性高血壓且患2型糖尿病的患者進行深入研究；研究者將研究對象分為四組，其中一組進行20分鐘低頻率（800赫茲）、低強度的前臂超聲波輻射治療；第二組進行20分鐘的500赫茲的低強度輻射治療；另外兩組作為對照進行研究。

　　【9】Science子刊：可植入超聲裝置幫助化療藥物通過血腦屏障到達腫瘤

　　最近來自法國的科學家們開發了一種超聲裝置并且對15名出現復發的成膠質細胞瘤病人進行了實驗裝置檢測，科學家開發這種裝置的目的在于突破血腦屏障幫助化療藥物到達腦部。相關研究結果發表在國際學術期刊Science Translational Medicine上。

　　研究人員解釋了這種超聲裝置的工作原理：將裝置植入病人頭骨，位于腫瘤區域上面，裝置開啟之后超聲波會引起微泡振動短暫打開血腦屏障，這樣就能夠幫助化療藥物到達腫瘤部位。每次化療之前都需要開啟超聲裝置，低強度超聲兩分鐘時間就足以打開血腦屏障持續大約六個小時，這樣可以將藥物濃度增加五到七倍。

　　在這項研究中，研究人員使用了化療藥物carboplatin進行檢測，每個月對病人進行一次實驗性治療，最多進行六個月，治療期間進行腫瘤進展情況的檢測。

　　【10】Nat Commun：新型超聲技術或助力科學家剖析癌細胞特性

　　近日，發表在國際雜志Nature Communications上的一項研究報告中，來自隆德大學和MIT的研究人員開發了一種新型方法來對血液中的細胞進行分析和分離，這種名為iso聲學聚焦（iso-acoustic focusing）的新方法可以高效測定癌細胞治療的效率。

　　這種新方法就是當細胞通過芯片微通道時讓細胞暴露于超聲波中進行檢測，單一的細胞就會在聲場中被分離出來，而且通過研究通道末端的細胞的側運動就可以幫助鑒別細胞的聲學特性，相反，如果我們知道細胞的聲學特性那么我們就可以檢測出通過微型通道的細胞類型。研究者Per Augustsson表示，科學家們的創新力最終將會轉化成為醫療保健設施的開發中，比如對患者血液中不同類型的細胞進行計數和辨別。

　　文章中，研究者利用這種新型方法來測定白細胞的聲學特性，同時他們還發現不同的白細胞亞群存在一定的差異性，而相比較健康供體的血液細胞而言，實驗室培養的癌細胞也會表現出明顯不同的聲學特性；研究者Per Augustsson及其同事非常感興趣致力于研究血細胞和癌細胞的聲學特性，如今利用這種新技術他們就可以對上述兩種細胞進行分離并且分別進行深入的探究。