Beyin tümörlerinin başarılı tedavisi hala bir zorluktur. Cerrahi olarak çıkarılması genellikle en iyi seçenektir, ancak kanser hücrelerinin tamamının tamamen çıkarılamaması nüksetmeye ve metastaza yol açabilir. Kanser hücrelerinin bölünme yeteneğini engellemek için alternatif elektrik alanlarını kullanan tümör tedavi alanları (TTF'ler), beyin tümörleri için potansiyel yeni bir tedavi seçeneği sunar. Glioblastoma hastaları için TTF'ler cerrahi rezeksiyon ve kemoterapi ve radyoterapinin tamamlanmasının ardından verilir. Klinik çalışmalar, tekniğin bazı hastalarda sağkalımı önemli ölçüde uzatabildiğini göstermiştir.
Bununla birlikte, klinik kullanımda ticari olarak onaylanmış TTF cihazlarının kullanımı zahmetlidir. Kafaları tıraşlanmış hastalar, TTF'leri önerilen sayıda gün boyunca günde önerilen 18 saat boyunca beyne ileten dönüştürücü dizileri içeren başlık benzeri bir cihaz takıyor. Kapak, elektrik alan jeneratörü, güç kaynağı ve bağlantı kablosuyla birlikte kullanılır.
Çin'in Guangdong Eyaletindeki araştırmacılar şimdi umut verici bir alternatif geliştirdiler: implante edilebilir ultrasonla çalışan tümör tedavi cihazı (UP-TTD). Çip boyutundaki kablosuz TTF sistemi, hastalar için tedaviyi kolaylaştırarak ve potansiyel olarak maliyetleri düşürerek büyük fayda sağlayabilir.
Baş araştırmacı Bingzhe Xu, Sun Yat-sen Üniversitesi Shenzhen'de ve ortak araştırmacılar UP-TTD'yi başarıyla test etti in vitro insan kanser hücreleriyle ve in vivo laboratuvar fareleriyle. Yazma Bilim Gelişmeler, kontrollere kıyasla cihazın insan tümör hücrelerinin büyüme oranını yaklaşık %58 oranında engellediğini ve sıçan beynindeki kötü huylu tümörlerin boyutunu %78 oranında azalttığını belirtiyorlar.
Hücre döngüsünün durdurulması
TTF'ler, kanser hücrelerinde sağlıklı hücrelere göre daha sık meydana gelen hücre bölünmesi süreci olan mitozu bozarak çalışır. TTF'ler normal sinir hücrelerini etkilemez, bunun yerine kanser hücrelerinde hücre bölünmesi için gerekli olan yüksek yüklü spesifik proteinler üzerinde etki ederek tümör büyümesini ve yayılma yeteneğini yavaşlatır.
Xu ve meslektaşları, implante edilebilir cihazlarını oluşturmak için tüm bileşenleri, beynin içindeki düzensiz yüzeylere uyum sağlayabilen, kalınlığı 500 µm'den az olan tek bir esnek membran çipine entegre ettiler. Çekirdek bileşen, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmek için ultrasonik mekanik titreşimleri bir triboelektrik jeneratörle birleştiren kablosuz bir ultrasonik enerji dönüştürücüsüdür. UP-TTD, biyogüvenlik amacıyla ince bir biyouyumlu malzeme tabakası içine yerleştirilmiştir ve değişen çevresel koşullar altında istikrarlı bir çıktı sağlayacak şekilde tasarlanmıştır.
Harici ultrason uyarımı üzerine UP-TTD, ayarlanabilir bir alternatif elektrik alanı üretir. Ekip, hasta güvenliği için 0.2 ila 0.4 W/cm arasında bir ultrason güç yoğunluğu öneriyor2 ve 100 ila 300 kHz ara frekanslı elektrik alanları.
Araştırmacılar ilk olarak UP-TTD'nin glioblastoma hücreleri üzerindeki etkisini analiz etti in vitro. UP-TTD'ye 12 saat maruz kaldıktan sonra tümör proliferasyon hızı önemli ölçüde inhibe edildi. Daha sonra cihazı tümör taşıyan farelerin beyinlerine yerleştirdiler. Hiçbir tedavi görmeyen kontrol hayvanları ile karşılaştırıldığında, tedavi edilen sıçanlarda çok daha küçük kanser alanları görüldü; bu da önemli bir tümör önleyici etkiye işaret ediyor in vivo.
Güvenlik kontrolü
Yüksek düzeyde ultrason enerjisi, nekroz, apoptoz ve anormal hücre davranışına neden olabilecek beklenmedik termal ve mekanik etkiler yaratabilir. Bu nedenle araştırmacılar, cihazın implantasyonundan sonra ve yalnızca ultrasonla tedavi edilen tümör taşıyan farelerden oluşan kontrol grubundaki sıcaklık değişikliklerini gerçek zamanlı olarak kaydetti. Her iki gruptaki sıçan beyinlerinin hiçbirinde önemli bir sıcaklık artışı yaşanmadı ve 21 günlük gözlem süresi boyunca herhangi bir inflamatuar yanıt görülmedi.
Başa takılan manyetik cihaz beyin tümörünü küçültüyor
Büyük ekipman kullanma ve başlık takma ihtiyacını azaltmanın yanı sıra, UP-TTD'nin implantasyonu yalnızca minimal invazif bir teknik gerektirir. Ayrıca terapötik etkiyi arttırmak için birden fazla cihaz implante edilebilir. Kafayı bir bütün olarak tedavi eden geleneksel TTF'lerin aksine, implante edilebilir cihaz 1 cm kadar küçük bir hacmin kontrol edilebilmesini sağlar3 – Mevcut tekniklere göre 1000 kattan fazla daha iyi uzaysal çözünürlük. UP-TTD çoğu ticari ultrason cihazıyla uyumludur ve genel uygulama fizibilitesini genişletir.
Yazarlar, "UP-TTD'nin cesaret verici sonuçları, beyin kanseri tedavisi için yeni bir yöntem olasılığını artırıyor" diye yazıyor. "Bu cihaz yalnızca beyin tümörlerinin tedavisi için güvenli, etkili ve güvenilir bir implante edilebilir çözüm sağlamakla kalmıyor, aynı zamanda beyin tümörü olan hastaların kurtarılması için de yeni bir umut sağlıyor."
