新型超聲波技術(shù):如何選擇性的殺死癌細胞? - 丁香園
一項新技術(shù)可以提供一種有針對性的癌癥治療方法:低強度超聲波(以下簡稱「超聲波」)已被證明可以在不傷害正常細胞的同時,選擇性地殺死癌細胞。
超聲波,以前曾被用作一種「簡單粗暴」的癌癥治療方式:以高強度的超聲波加熱組織,殺死靶區(qū)的癌細胞和正常細胞。但是現(xiàn)在,我們科學(xué)家正在探索使用新型超聲波,努力創(chuàng)造一種更具選擇性的治療方法。
希望之城免疫腫瘤部(Department of Immuno-Oncology)主席兼癌癥免疫治療計劃(Cancer Immunotherapeutics Program)聯(lián)合領(lǐng)導(dǎo)人 Peter P. Lee(李本鏗)博士在與加利福尼亞理工學(xué)院(Caltech)的一項合作中,和他的實驗室成員正在開發(fā)一種利用新型超聲波治療癌癥的新技術(shù),在不損害健康細胞的情況下殺死癌細胞。
「由于癌細胞具有與正常健康細胞不同的生物物理特性(如大小、形狀、硬度等),于是我們提出了這一概念。如果能利用正確的波段來破壞癌細胞,誘發(fā)諧波共振,就可以選擇性地殺死這些細胞。和聲共振背后的原理就像歌劇演唱家可以用她的聲音來擊碎玻璃杯一樣?!拱┌Y免疫治療學(xué)(Cancer Immunotherapeutics)Billy and Audrey L. Wilder 教授 Lee 博士表示。
Peter P. Lee M.D.
「我們現(xiàn)在正在做的就是找到特定癌細胞的諧波共振來『粉碎』它們,這樣它們就會被摧毀。由于這是一種基于生物物理特性靶向癌癥的全新方法,癌細胞無法發(fā)生變異從而對這種被稱為『oncotripsy』的療法(腫瘤碎裂法)產(chǎn)生耐藥性?!筁ee 博士繼續(xù)告訴我們:「聲波可以以無害的方式穿過健康組織進行傳送。我們可以將聲波傳送到大腦,只選擇性地與癌細胞共振。這是一種非常有針對性的療法?!?/p>
Lee 博士曾與加州理工學(xué)院的 Michael Ortiz 博士一起合作。為了推進研究,Lee 博士的實驗室不僅貢獻了許多癌細胞株,也貢獻了許多正常細胞。
為了進一步研究,Lee 博士申請了生物醫(yī)學(xué)研究經(jīng)費,從而獲得了博士后研究員 Jian Ye 博士以及來自巴黎居里學(xué)院的耳鼻喉外科醫(yī)生訪問學(xué)者 Caroline Hoffman 博士的支持。「當(dāng) Caroline 博士得知我們的研究工作后,主動和我進行了聯(lián)系,她非常樂意幫助我們推進這個項目。到 2019 年底她加入我們已經(jīng)有一年的時間了?!?/p>
為了模擬加州理工學(xué)院的儀器,希望之城在杜阿爾特院區(qū)也建造了一個試點儀器,這讓 Lee 博士,Ye 博士和 Hoffman 博士可以直接在實驗室里測試樣本,而不需要在杜阿爾特和帕薩迪納之間來回運送樣本。
Lee 博士告訴我們,這種方法的一個重要要素是它如何殺死癌細胞?!讣毎麜圆煌姆绞剿劳?,最常見的是一種叫做『細胞凋亡』(或『程序性細胞死亡』),也就是所謂的細胞『自殺』的過程。我們體內(nèi)的大多數(shù)細胞都是這樣死亡的,這是一種有序的細胞死亡。對待這種細胞死亡,免疫系統(tǒng)會置之不理,保持免疫沉默。另一方面,如果細胞因創(chuàng)傷或病毒(如 COVID-19 冠狀病毒)而死亡就會觸發(fā)免疫系統(tǒng),這一過程被稱為『免疫性細胞死亡』?!?/p>
激活免疫系系統(tǒng),對抗癌癥
Lee 博士表示,他的研究假定的是他們正在試驗的超聲波將以免疫的方式殺死癌細胞。這是件好事,因為它也可以調(diào)動免疫系統(tǒng)來對抗癌癥。
隨著時間的推移,Lee 博士和他的團隊擴大了被測試的癌細胞株的種類,從人類和老鼠身上提取的樣本到包括結(jié)腸癌和乳腺癌。他們還測試了各種健康的人類細胞,包括免疫細胞,以檢測這些細胞是否將受到治療的影響。
如果超聲波能以一種特殊的方式殺死癌細胞,同時激活免疫系統(tǒng),激發(fā)它攻擊治療后殘留的癌細胞,這真是一件令人期盼的事情?!高@一點至關(guān)重要,因為這意味著我們可以將腫瘤治療與免疫治療結(jié)合起來,從而有可能治愈患者——甚至治愈轉(zhuǎn)移性癌癥?!?/p>
如果超聲波能被用于以人體免疫系統(tǒng)識別為損傷而非細胞凋亡的方式導(dǎo)致細胞死亡的話,可能會讓腫瘤部位充滿白細胞,從而攻擊剩余的癌細胞。到目前為止,所有的測試都是在培養(yǎng)皿所培養(yǎng)的細胞中完成的,但是 Lee 博士表示他的團隊計劃將測試擴展到實體腫瘤,最終到活體動物。
超聲波+免疫療法 = 強強聯(lián)手
「我們的計劃是開始增加復(fù)雜性——到目前為止所有的測試都是在細胞株和培養(yǎng)細胞上進行的?,F(xiàn)在我們想要開始將細胞放入三維空間來創(chuàng)造 3D 細胞和基質(zhì),并使用類器官?!顾忉屨f,類器官是在體外制造的微型和簡化版器官,以創(chuàng)造真實的微觀解剖學(xué)環(huán)境。Lee 博士表示,團隊已經(jīng)在做一些非人類的測試,希望在未來幾年里可以進行人體臨床試驗。
對此,Lee 博士告訴我們:「我們不需要殺死每一個癌細胞,這是一個成功的創(chuàng)新。如果我們能讓免疫系統(tǒng)參與進來,人體內(nèi)的細胞就能完成剩下的工作。即使我們能通過行腫瘤手術(shù)殺死 70% 到 80% 的癌細胞,病人的免疫系統(tǒng)將清除掉殘留的腫瘤。我的最終希望是,這種療法將與基于免疫的療法結(jié)合起來,強強聯(lián)手一起戰(zhàn)勝癌癥。」
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