PNAS：利用超声波轰炸癌细胞

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

来源：科技部