Sonobiopsy는 뇌종양 진단을 위한 비침습적 경로를 제공합니다.

플라톤에 의해 재발행

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대학원생 Lu Xu는 뇌의 정확한 지점에 집중된 초음파를 목표로 하는 장치를 착용하고 있습니다. — **비침습적 뇌 접근** 대학원생 Lu Xu는 집중된 초음파를 뇌의 정확한 지점에 집중시키는 장치를 착용합니다. 이러한 표적화는 초음파와 미세기포를 사용하여 뇌종양에서 혈류로 생체분자를 방출하는 비침습적 기술인 초음파생검(sonobiopsy)의 첫 번째 단계입니다. (제공: 홍첸/워싱턴대학교)

뇌종양 진단에는 일반적으로 CT와 MRI를 이용한 신경영상 촬영과 수술적 절제 또는 조직 생검이 수반됩니다. 비침습적이고 저렴한 대안은 혈액 기반 액체 생검으로, 혈액 내 순환 바이오마커를 분석하여 종양에 대한 분자 및 유전 정보를 얻고 치료 결정을 안내합니다. 불행하게도 뇌종양 유래 바이오마커는 혈액뇌관문(BBB)이 이러한 바이오마커가 말초 순환계로 전달되는 것을 방지하기 때문에 극소량만 검출됩니다.

이 문제를 해결하기 위해 연구진은 세인트 루이스의 워싱턴 대학교 집중 초음파(FUS)와 미세 기포를 사용하여 BBB를 일시적으로 파괴하고 분석을 위해 대량의 바이오마커를 혈류로 방출합니다. 인간 최초의 전향적 실험에서 그들은 FUS에 의해 유도된 바이오마커가 혈류로 방출되는 방식(소노생검이라고 부르는 방법)이 실행 가능하고 사용하기에 안전하다는 사실을 발견했습니다.

“이 기술을 사용하면 뇌 병변 부위의 유전자 발현과 분자적 특징을 반영하는 혈액 샘플을 얻을 수 있습니다. 이는 뇌 수술의 위험 없이 뇌 생검을 수행하는 것과 같습니다.”라고 공동 저자는 설명합니다. 에릭 루타르트 언론 발표문에서

정맥 주사된 미세 기포와 함께 사용되는 경두개 저강도 FUS는 BBB의 시간적 및 가역적 개방을 제공하고 밀리미터 정확도로 뇌의 병변을 표적으로 삼을 수 있습니다. 전통적으로 초음파 조영제로 사용되는 미세 기포는 FUS에 노출되면 캐비테이션을 겪고 기계적 효과를 증폭시킵니다.

Leuthardt와 공동 저자가 개척한 기술인 초음파 생체검사를 수행하려면 홍첸, 팀은 임상 신경 항법 프로브에 직접 부착할 수 있는 소형 FUS 장치를 개발하여 FUS 변환기의 정확한 위치 지정을 가능하게 했습니다. 이 설계를 통해 신경외과 의사가 추가 교육을 받을 필요 없이 기존 임상 작업 흐름에 초음파 생체검사를 쉽게 통합할 수 있습니다.

신경항법 유도 FUS 변환기를 사용한 초음파 생검의 타당성과 안전성을 평가하기 위해 Leuthardt, Chen 및 동료들은 고급 신경교종 환자 XNUMX명을 대상으로 파일럿 단일군 시험을 수행했습니다(XNUMX명은 교모세포종, XNUMX명은 미만성 고급 신경교종 환자). ).

연구진은 계획된 수술적 뇌종양 제거에 앞서 마취된 환자에 대해 초음파 생체검사를 실시했습니다. 환자의 머리 위치를 등록하기 위해 사전에 획득한 MRI 및 CT 이미지를 사용하여 FUS 변환기를 배치하여 종양 위치에 초점을 맞췄습니다. 미세 기포를 정맥 주사한 후 FUS 초음파 처리를 3분간 적용했습니다.

초음파 처리 전, 5분, 10분, 30분 후에 수집한 혈액 샘플을 분석한 결과, 초음파 생검이 순환 종양 DNA(ctDNA)의 농도를 증가시키는 것으로 나타났습니다. 여기에는 단핵구체 무세포 DNA(cfDNA) 단편의 경우 1.6배, 환자별 종양 변종 ctDNA의 경우 1.9배, TERT 돌연변이(교모세포종 환자의 절반 이상에 존재함)가 있는 ctDNA의 경우 5.6배의 최대 증가가 포함되었습니다. 불량한 치료 결과와 관련이 있음).

이번 연구에서는 시술이 안전하고 뇌 조직에 손상을 주지 않는다는 사실도 확인됐다. FUS 초음파 처리 동안 환자는 활력 징후에 큰 변동을 나타내지 않았으며 부작용도 없었습니다. 수술 중 수집된 종양 샘플에서는 초음파 처리된 영역과 초음파 처리되지 않은 영역 사이에 미세출혈이나 구조적 변화가 나타나지 않았습니다.

초음파 임플란트는 뇌종양에 강력한 화학 요법을 제공하는 데 도움이 됩니다.

연구자들은 그들의 연구가 "고등급 신경교종 환자에 대한 초음파 생검의 타당성과 안전성을 입증하는 데 중요한 초기 이정표"라고 결론지었습니다. 그들은 이번 연구가 수술 전 수술실에서 수행됐지만 수술 환경과 마취가 필수적인 것은 아니며 초음파 생검은 진료소나 환자의 병상에서 사용될 수 있다고 지적했다.

Chen은 “뇌의 모든 부분에 비침습적이고 비파괴적으로 접근할 수 있는 이 기능을 통해 이제 종양 진단부터 치료 모니터링 및 재발 감지에 이르기까지 환자 치료의 모든 단계에서 종양으로부터 유전 정보를 얻을 수 있습니다.”라고 말했습니다. "이제 우리는 신경 발달 장애, 신경 퇴행성 장애, 정신 질환과 같이 전통적으로 외과적 생검을 받지 않는 질병에 대한 조사를 시작할 수 있습니다."

연구는 에 설명되어 있습니다. npj 정밀 종양학.