利用堿金屬實現高溫消融治療：常識引發的顛覆性腫瘤療法

也許用不了多久，在普通門診部，醫生們用一個普通的注射器就能為患者治療癌癥。

這聽起來難以置信，但在國家自然科學基金委員會的資助下，中國科學院理化技術研究所研究員劉靜及他的博士生饒偉已經找到一種獨特的堿金屬熱消融方法。該方法不需要昂貴復雜的設備，而且操作簡單、效果良好，有可能會對傳統的腫瘤熱療方法帶來顛覆性的改變。

傳統熱療方法的難題

腫瘤熱療是指利用非電離輻射物理因子在生物組織中的熱效應，使組織升溫。在高溫狀態下，腫瘤細胞的結構遭到破壞，DNA、RNA的合成受到抑制，從而發生細胞凋亡，實現了腫瘤的縮小與患者精神和體力的恢復，由此達到治療腫瘤的目的。

正因熱療技術避免了手術、放療、化療可能造成的身體傷殘以及電離輻射與化學藥物的毒副作用，有效提高了患者的生存質量，它也被譽為腫瘤的“綠色”療法。

近年來，醫學界在對惡性腫瘤進行局部熱療與放療、化療聯合應用時發現，這種聯合治療對癌細胞有協同殺傷效應，而對人體無副作用，療效顯著，甚至對一些化療耐藥、放療抗拒的晚期癌癥患者也可能出現良好的治療效果。這引起了醫學界的濃厚興趣。

但傳統的基于微波、射頻、超聲乃至激光加熱等原理形成的腫瘤熱療方法，在如何確保既能有效殺滅腫瘤細胞的同時又不傷及正常組織的問題上面臨困境。此外，傳統腫瘤熱療所需設備還普遍存在結構復雜、操作繁瑣等特點，這就導致手術費用高昂，令病人家庭難以承受。

我國目前已有微波熱療、超聲波聚焦熱療、射頻熱療等多種方法，它們各有特點。微波由于穿透深度淺，只能作淺表加熱，多用于淺表腫瘤。超聲波聚焦熱療升溫可高達90℃以上，穿透力強，可治療深部腫瘤;但由于超聲波本身的特性限制，不能穿透含氣的組織，也不能穿過骨骼，因此不能用于治療胸部的肺癌、食道癌，也不能治療受肋骨阻擋的肝癌;此外，超聲波還必須依靠水作介導，人體腫瘤部位的體表必須與水接觸才能透入超聲波，因此病人的體位受很大的限制，且其治療費用高。射頻熱療則可用于加熱深部腫瘤，但使用時需要使用水冷卻局部皮膚，但即便采取了預防措施，仍有可能導致皮下脂肪發生過熱而疼痛，造成人體傷害，而且這種方法操作也較困難。

“這些方法無論是使用體外施熱設備或者是介入組織內的熱療探針，它們在將熱量導向深部腫瘤的同時，均可能會因沿途的漏熱而對健康組織造成過熱損傷。而且，由于受技術限制，臨床上所采用的治療探針直徑多在數毫米，因而其穿刺造成的機械創傷不容忽視，尤其在需要多探針聯合治療時，情況更為嚴重。此外，上述方法所使用的設備動輒以百萬元計，這必然導致病人接受治療的成本提升。”劉靜在接受《科學時報》記者采訪時說。

劉靜課題組研究的新方法可以確保高強度熱量只在目標部位釋放(組織溫度最高可升至200℃以上)，而對周邊組織無明顯加熱作用及機械創傷，它的毒副作用也相對較小。而且，這種方法可以用極低成本實現許多現代熱療設備很難做到的腫瘤高度局域化加熱。

重要的是，經過一系列離體及在體動物試驗后，劉靜課題組證實了新方法實際應用的可行性。

妙手偶得的新發現

能不能找到一種療效不錯，同時又損傷簡單、成本較低的熱療方法呢?這是劉靜一直在苦苦思索的問題。

“可以說是偶然發現，但也是長期思考和關注這一問題的結果。”劉靜笑著回憶說：“當時也不知道為什么一下子怦然心動，將兩個原本不相關的事物聯想到一起，就想試試堿金屬對腫瘤會產生一個怎樣的作用。”

巧合的是，除腫瘤熱療新方法外，劉靜還在關注堿金屬燒傷問題的研究。有一天，他在看一篇關于堿金屬燒傷方面的論文時，靈感忽然前來叩門：鈉、鉀等堿金屬在遇到水時會在短時間內釋放大量的熱量，這是一個簡單的化學常識。

“一個簡單得讓人忽略的化學常識!堿金屬燒傷和腫瘤熱療實際上道理都是一樣的，只不過一個燒錯了地方，一個燒到了我們想讓它燒的部位——靶點細胞上。”

因為堿金屬燒傷是一種化工領域較常見的燒傷。通常堿金屬也被當做一種危險品來對待，讓人惟恐不及。劉靜提出的新療法一反常規，巧妙地利用了堿金屬材料不利的一面來消除腫瘤。

和傳統熱療方法相比，這種方法操作簡單。

劉靜說：“簡單說，就是將微量堿金屬如鈉、鉀或其合金通過注射進入人體腫瘤組織。隨后，堿金屬會與體內的水產生強烈的放熱化學反應，從而達到極為高效的熱消融目的。而且，處于室溫下的堿金屬通過注射針推入組織之前，并不產生任何熱量，也不與組織接觸，因而不會對周圍正常組織造成熱損傷。”

需要特別指出的是，堿金屬熱療過程的反應產物，如鈉離子、鉀離子均是生物體內正常生理環境下的典型組成元素。因為進入人體的堿金屬量很小，其反應產物完全可以被人體組織所吸收，不會對人體造成危害。而且，堿金屬與水反應還會產生氫氧根離子，它會使腫瘤細胞周圍保持弱堿性環境。“已有研究成果證明，弱堿性環境可以有效抑制腫瘤細胞的增殖。因此，從這種意義上講，堿金屬具有熱療和化療的雙重效果，這在臨床上當然是十分有益的。”劉靜說。

將腫瘤治療費用降到門診水平

因為傳統治療方法所用的設備和藥物昂貴、治療操作復雜，導致腫瘤治療費用居高不下。很多癌癥患者兩三個療程下來，就花掉幾萬、幾十萬元。這種新療法只需要一個普通注射器，一管經特殊處理的堿金屬制劑，再加上一個影像引導儀器即可。

“用影像引導設備的目的是將注射器引導到我們想讓它發熱的部位，比如腫瘤細胞上。而傳統療法也需要用這種儀器來引導，這樣一個簡單的注射器和制劑所達到的作用和幾十萬、上百萬元的治療設備是一樣的，甚至會更理想。這就會使腫瘤治療在門診內就能進行。”劉靜說。

不過，堿金屬活潑的“性格”讓劉靜課題組在探索這種新方法的進程中一度面臨困境。原因在于反應過程不容易控制，而且，通常情況下堿金屬呈固體狀態，因而很難像普通制劑那樣加以注射，這就給手術的實施帶來不少難題。顯然，最理想的情況是能將堿金屬封裝起來制成可注射的流體制劑，以確保操作及治療過程絕對安全。

為此，劉靜課題組進一步提出了令人興奮的革新策略，他們借助惰性氣體保護，成功制成了室溫下始終處于液體狀態的堿金屬制劑，這種配比合適的鈉鉀合金甚至在-10℃也仍處于液態。

劉靜說：“這就使得即使采用普通注射器推送堿金屬也會變得相當簡便，所用金屬劑量也可以得到精確控制。這種類似于傳統醫學模式下打針吃藥的特點，使腫瘤高溫消融治療真正實現了微創，且測溫變得更加方便。而堿金屬材料的易得性，又使得這種熱療成本極為低廉，而升溫效果卻優于許多現有途徑。”

正是因為堿金屬熱療法突破了傳統施熱技術的理念，其相應技術路線也申請了發明ZL。不過，作為一種新型療法，其真正應用還取決于今后大量深入細致的研究。“數字化、精確化是研究的下一步目標。”劉靜說：“我們需要對這種方法的作用機理作出更明確的闡釋，還須就不同堿金屬對各種組織器官的不同腫瘤類型的作用規律，以及不同劑量和注射速度與治療效果之間的關系進行大量的實驗。”

劉靜課題組還有一個重要工作，就是為堿金屬熱療進入臨床試驗作好準備。“如果該方法在臨床上的價值能夠得到最終確立，我們希望它能夠有助于將價格高昂的腫瘤治療推進到門診水平，從而惠及癌癥患者。”劉靜說。