開發腦癌新療法,科學家發現不可逆電穿孔治療的應用潛力

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腦癌在治療上往往比其他癌症更為困難,但加拿大薩斯喀徹溫大學(University of Saskatchewan)團隊最近開發了一種新方法,能夠在殺死腦部癌細胞的同時保留周圍脆弱組織,這項技術還有一個附帶的好處:讓針對腦癌的化學療法更具可行性。

用電流殺死腫瘤細胞而不破壞健康組織

膠質母細胞瘤(glioblastoma multiforme, GBM)是一種常見且具致命性的腦癌,由於惡性腫瘤生長快速且具高侵襲性,僅有 6% 左右的病人在確診後存活五年以上。為了探索更多治療選擇,薩斯喀徹溫大學團隊打造了體外的 3D 細胞模型,來測試數種電流治療方案在對抗膠質母細胞瘤的潛力。

團隊測試了有「奈米刀」(NanoKnife)別稱的傳統不可逆電穿孔(irreversible electroporation, IRE)技術協議,以及 3 種新一代高頻不可逆電穿孔(H-FIRE)方案在 3D 細胞模型中的治療效果。

透過使用電化學阻抗譜(electrochemical impedance spectroscopy, EIS)表徵不同電場強度下細胞模型的電導率,團隊得以建立電穿孔的電熱模型,並確定不同協議的溫度閾值,如何在破壞膠質母細胞瘤細胞的同時,將對周圍組織、血管造成的影響降至最低。

這套技術依賴於膠質母細胞瘤細胞對電流的反應,研究人員發現,與周圍健康組織的致死電場(LEF)閾值相比,膠質母細胞瘤細胞僅需更小的電場便可以殺死,不僅如此,這種技術還會暫時破壞血腦屏障。

血腦屏障是保護大腦不受感染侵擾的重要防線,但當腦部腫瘤出現時,血腦屏障也會成為阻擋許多治療藥物進入的高牆。研究團隊發現,新技術可以協助暫時打開屏障,使大腦能夠更好接收化學療法或有助於增強免疫反應的藥物,讓患者能以系統性的方式對抗腫瘤。

開發結合 H-FIRE 和免疫治療的療法

過去在對抗腦癌上,多採取手術合併放療或化療進行,相較之下,薩斯喀徹溫團隊開發的技術是將天線針穿過頭骨插入腫瘤內發送電流脈衝來破壞腫瘤細胞,過程不涉及打開頭骨、高溫或輻射。

醫學院一般外科研究員、研究合著者 Mike Moser 認為,這項研究證實一種更安全、更有效的癌症治療方案在臨床上或許是可行的。團隊計畫下一步將以 H-FIRE 技術為主,探索並開發一種結合腫瘤切除和免疫治療的新方案。

延伸閱讀:追蹤腫瘤衍生物質,新生物感測器能用微量血清檢測腦癌!

參考資料:
1. Biomechanical Engineering, 2022,https://doi.org/10.1115/1.4054381
2. https://news.usask.ca/articles/research/2022/zapping-brain-cancer-with-long-needles-opens-door-to-new-treatments-usask-research.php

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