Η επιτυχής θεραπεία των όγκων του εγκεφάλου παραμένει μια πρόκληση. Η χειρουργική αφαίρεση είναι συχνά η καλύτερη επιλογή, αλλά η αδυναμία πλήρους αφαίρεσης όλων των καρκινικών κυττάρων μπορεί να οδηγήσει σε υποτροπή και μετάσταση. Τα πεδία θεραπείας όγκων (TTF), τα οποία χρησιμοποιούν εναλλασσόμενα ηλεκτρικά πεδία για να διακόψουν την ικανότητα των καρκινικών κυττάρων να διαιρούνται, παρέχουν μια πιθανή νέα θεραπευτική επιλογή για τους όγκους του εγκεφάλου. Για ασθενείς με γλοιοβλάστωμα, τα TTF χορηγούνται μετά από χειρουργική εκτομή και ολοκλήρωση χημειοθεραπείας και ακτινοθεραπείας. Κλινικές δοκιμές έχουν δείξει ότι η τεχνική μπορεί να επεκτείνει σημαντικά την επιβίωση για ορισμένους ασθενείς.
Ωστόσο, οι εμπορικά εγκεκριμένες συσκευές TTF σε κλινική χρήση είναι δυσκίνητες στη χρήση. Οι ασθενείς με ξυρισμένα κεφάλια φορούν μια συσκευή που μοιάζει με καπάκι που περιέχει συστοιχίες μετατροπέων που παρέχουν τα TTF στον εγκέφαλο για συνιστώμενες 18 ώρες ημερησίως, για έναν καθορισμένο αριθμό ημερών. Το καπάκι χρησιμοποιείται με μια γεννήτρια ηλεκτρικού πεδίου, μια πηγή ρεύματος και ένα καλώδιο σύνδεσης.
Ερευνητές στην επαρχία Γκουανγκντόνγκ της Κίνας έχουν αναπτύξει τώρα μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική: μια εμφυτεύσιμη συσκευή θεραπείας όγκων με υπερήχους (UP-TTD). Το ασύρματο σύστημα TTF μεγέθους τσιπ θα μπορούσε να αποφέρει τεράστιο όφελος, διευκολύνοντας τη θεραπεία για τους ασθενείς και ενδεχομένως μειώνοντας το κόστος.
Ο κύριος ερευνητής Bingzhe Xu, του Πανεπιστήμιο Sun Yat-sen στο Shenzhen, και συν-ερευνητές δοκίμασαν με επιτυχία το UP-TTD in vitro με ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα και ίη νίνο με εργαστηριακούς αρουραίους. Γράφοντας μέσα Προκαταβολές Επιστήμη, σημειώνουν ότι η συσκευή ανέστειλε τον ρυθμό ανάπτυξης των ανθρώπινων καρκινικών κυττάρων κατά περίπου 58% και μείωσε το μέγεθος των κακοήθων όγκων στον εγκέφαλο των αρουραίων κατά 78% σε σύγκριση με τους ελέγχους.
Διακοπή του κυτταρικού κύκλου
Τα TTF λειτουργούν διαταράσσοντας τη μίτωση, τη διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης, η οποία εμφανίζεται πιο συχνά στα καρκινικά κύτταρα παρά στα υγιή κύτταρα. Τα TTF δεν επηρεάζουν τα φυσιολογικά νευρικά κύτταρα, αλλά μάλλον δρουν σε συγκεκριμένες υψηλά φορτισμένες πρωτεΐνες στα καρκινικά κύτταρα που είναι απαραίτητες για την κυτταρική διαίρεση, επιβραδύνοντας έτσι την ανάπτυξη του όγκου και την ικανότητά του να εξαπλώνεται.
Για να δημιουργήσουν την εμφυτεύσιμη συσκευή τους, ο Xu και οι συνεργάτες τους ενσωμάτωσαν όλα τα εξαρτήματα σε ένα ενιαίο τσιπ εύκαμπτης μεμβράνης με πάχος μικρότερο από 500 μm, ικανό να προσαρμόζεται στις ακανόνιστες επιφάνειες μέσα στον εγκέφαλο. Το βασικό εξάρτημα είναι ένας ασύρματος μετατροπέας ενέργειας υπερήχων που συνδυάζει τους υπερηχητικούς μηχανικούς κραδασμούς με μια τριβοηλεκτρική γεννήτρια για τη μετατροπή της μηχανικής σε ηλεκτρική ενέργεια. Το UP-TTD είναι συσκευασμένο μέσα σε ένα λεπτό στρώμα βιοσυμβατού υλικού για βιοασφάλεια και έχει σχεδιαστεί για να διατηρεί σταθερή απόδοση κάτω από ποικίλες περιβαλλοντικές συνθήκες.
Κατά την εξωτερική διέγερση με υπερήχους, το UP-TTD δημιουργεί ένα ρυθμιζόμενο εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο. Για την ασφάλεια των ασθενών, η ομάδα συνιστά πυκνότητα ισχύος υπερήχων από 0.2 έως 0.4 W/cm2 και ηλεκτρικά πεδία ενδιάμεσης συχνότητας 100 έως 300 kHz.
Οι ερευνητές ανέλυσαν αρχικά την επίδραση του UP-TTD στα κύτταρα γλοιοβλαστώματος in vitro. Μετά από 12 ωρη έκθεση στο UP-TTD, ο ρυθμός πολλαπλασιασμού του όγκου ανεστάλη σημαντικά. Στη συνέχεια εμφύτευσαν τη συσκευή στον εγκέφαλο αρουραίων που έφεραν όγκους. Σε σύγκριση με τα ζώα ελέγχου που δεν έλαβαν θεραπεία, οι αρουραίοι που έλαβαν θεραπεία εμφάνισαν πολύ μικρότερες περιοχές καρκίνου, υποδεικνύοντας σημαντική ανασταλτική δράση του όγκου in νίνο.
Έλεγχος ασφαλείας
Τα υψηλά επίπεδα ενέργειας υπερήχων μπορούν να ασκήσουν απροσδόκητες θερμικές και μηχανικές επιδράσεις που μπορεί να προκαλέσουν νέκρωση, απόπτωση και ανώμαλη κυτταρική συμπεριφορά. Για το λόγο αυτό, οι ερευνητές κατέγραψαν αλλαγές θερμοκρασίας σε πραγματικό χρόνο μετά την εμφύτευση της συσκευής και σε μια ομάδα ελέγχου ποντικών που έφεραν όγκους που έλαβαν θεραπεία μόνο με υπερήχους. Κανένας από τους εγκεφάλους αρουραίου σε καμία από τις δύο ομάδες δεν παρουσίασε σημαντική αύξηση της θερμοκρασίας και δεν υπήρξαν φλεγμονώδεις αποκρίσεις κατά τη διάρκεια μιας περιόδου παρατήρησης 21 ημερών.
Η μαγνητική συσκευή που τοποθετείται στο κεφάλι συρρικνώνει τον όγκο του εγκεφάλου
Εκτός από την ανακούφιση της ανάγκης χρήσης ογκώδους εξοπλισμού και χρήσης καπακιού, το UP-TTD απαιτεί μόνο μια ελάχιστα επεμβατική τεχνική για την εμφύτευση. Επιπλέον, μπορούν να εμφυτευτούν πολλαπλές συσκευές για να αυξηθεί το θεραπευτικό αποτέλεσμα. Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά TTF που αντιμετωπίζουν το κεφάλι ως σύνολο, η εμφυτεύσιμη συσκευή επιτρέπει έναν ελεγχόμενο όγκο τόσο μικρό όσο 1 cm3 – περισσότερες από 1000 φορές καλύτερη χωρική ανάλυση από τις υπάρχουσες τεχνικές. Το UP-TTD είναι συμβατό με τις περισσότερες εμπορικές συσκευές υπερήχων, διευρύνοντας τη δυνατότητα για γενική εφαρμογή.
«Τα ενθαρρυντικά αποτελέσματα του UP-TTD αυξάνουν την πιθανότητα μιας νέας μεθόδου θεραπείας για τον καρκίνο του εγκεφάλου», γράφουν οι συγγραφείς. «Αυτή η συσκευή όχι μόνο παρέχει μια ασφαλή, αποτελεσματική και αξιόπιστη εμφυτεύσιμη λύση για τη θεραπεία όγκων εγκεφάλου, αλλά παρέχει επίσης νέα ελπίδα για τη διάσωση ασθενών με όγκους στον εγκέφαλο».
