重磅文章解读超声技术治疗癌症等疾病的进展

近年来，随着超声分子影像技术的发展以及在临床中的应用，科学家们已经能够利用超声分子技术为患者提更加精准的诊疗了。如今超声医学已经突破了传统超声显像诊断领域的限制，迈入了“纳米”时代。而且研究人员也开发出了更加新型的超声技术，能够敏感地发现实质性脏器内常规影像检查无法发现的转移性癌症病灶，并在超声波的介导下，传递和释放靶向抗癌药物，精准地杀死癌细胞。

那么近年来科学家们利用超声技术在诊断和治疗癌症等其它疾病上都取得了哪些可喜的成果呢？本文中小编对此进行了盘点，分享给各位！

【1】Cancer Res：聚焦超声与纳米微滴双剑合璧攻破癌症大门

doi：10.1158/0008-5472.CAN-15-3231

每年，成千名加拿大前列腺癌男性患者都会接受活组织检查来帮助医生更好地理解患者的病情进展以及疾病的特性，进行活组织检查能够提供关键的信息，然而癌症研究者John Lewis深知要求任何一名患者进行检查非常困难。他认为，目前获取病情进展的最佳方法就是进行活检，这种方法就是利用12根针推入患处取样进行检测，低度前列腺癌患者通常并不会进行疗法治疗，而是会选择实时监测疾病的进展，但监测通常也需要每年进行活检，很多人更愿意采用手术来替代活检。

近日，刊登在国际杂志Cancer Research上的一项研究报告中，来自埃博塔大学的研究人员希望通过一种相对无痛的方法来对患者的检查进行改善，文章中研究者利用一种聚焦超声(Focused Ultrasound)技术联合纳米滴来对患者血液中的癌症标志物进行增强化的检测，在肿瘤中采用该技术就能够促进细胞外的囊泡释放到血液中，从而就能够对大量遗传物质进行检测来对较小样本的血液进行检测。

【2】超声基因治疗：治疗心脏病和癌症的新方法

近期，美国国家科学院院刊刊登文章指出，结合超声能量和超声微泡在细胞上打孔可能成为与心血管疾病和癌症作斗争的新工具。匹兹堡大学的研究人员称这种基因治疗方法为声孔效应疗法。小编对相关信息进行了整理编译。

简单的来，我们将超声触发细胞膜破裂的生物物理机制称为声孔效应。关于声控效应的研究主要与超声微泡振动物理刺激和由此产生的细胞膜渗透性相关。通过研究已经证明，存在一个微气泡振荡引起的剪切应力阈值，大约1千帕，当压力超过这个值，内皮细胞膜通透性增加。剪切应力阈值显示出与振荡周期数目和从0.5Hz到2Hz的超声频率的一个逆平方根关系。此外，通过实时三维共焦显微镜的测量证明：一个声孔效应过程是通过顶端和基底细胞膜层沿其外侧封装（密封时间＜2分钟）直接导致细胞即刻生成膜孔。声孔效应在细胞融合方面也有很大的潜力，它可以使两个相邻细胞在30-60分钟内融合。

【3】Science： 新希望！超声波疗法有望用于脑肿瘤和阿尔茨海默症

原文链接：Ultrasound therapies target brain cancers and Alzheimer’s disease

超声波一直是外科常用的医疗手段，比如胎儿影像、肾结石粉碎。现在，很多科研小组试图将该技术用于某些难缠的脑部疾病，是不是有点匪夷所思呢？

血脑屏障是位于大脑血管外围的一层致密细胞层，能阻止毒素或外部感染入侵大脑，但同时也让大脑疾病变得难以治疗。打破血脑屏障一直是医学界亟待解决的难题，既要安全还要可恢复。十年前，多伦多新宁研究中心的生物物理学家Kullervo Hynynen 就开始了超声波技术应用于这一领域的研究。将超声波技术与血液运载小泡技术结合，使小泡撞击细胞层，使其产生小的创口以供药物或免疫分子进入脑内。理论上可以将药物传递到靶标。相关的实验室研究或临床研究正在进行中。

这周，Science转化医学杂志刊登的一篇文章中报道，应用超声波将小鼠大脑中的异常块状组织分解了，小鼠记忆和认知功能得以恢复。这个小鼠模型与阿尔海默茨症类似。“如果能将这个疗法转移到人脑，就是大脑疾病治疗领域的大革命。” Kullervo Hynynen 如是说，他是这项技术的开创者。这一周，加拿大多伦多大学的神经外科医生Todd Mainprize也打算通过超声波将一剂化药打入到恶性脑肿瘤中，不知道效果会是怎样。

【4】J Control Release：超声给药逆转肿瘤多药耐药研究取得新进展

doi：10.1016/j.jconrel.2013.11.018

最新发布的2014年1月国际学术期刊《控释杂志》（Journal of Controlled Release）发表了中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所郑海荣研究组的最新超声给药成果：脂质体-微泡复合物携载化疗药物阿霉素在超声激励下对多药耐药型乳腺癌的逆转作用及机制探讨。

化疗是治疗肿瘤的重要手段，然而肿瘤细胞对化疗药物产生多药耐药性（multidrug resistance， MDR）是导致化疗失败的主要原因之一。P-糖蛋白(P-gp)在许多MDR肿瘤细胞膜表面过表达，将许多结构和功能不同的抗癌药物排出胞外，降低胞内有效药物浓度。因此，规避P-gp的作用是克服肿瘤细胞耐药性的重要途径。

医学超声近年来逐步从过去利用声波散射特性的成像诊断功能为主，拓展到利用声波力的特性的超声给药治疗等具有重大潜力的新功能。载药超声微泡的出现，使得微泡在用于疾病诊断的同时，也可作为药物载体用于疾病的治疗。介导药物或基因的靶向传递已经成为一种新型的给药方法。载药微泡在受到低频超声辐照时，产生的超声靶向微泡爆破（ultrasound targeted microbubble destruction， UTMD），不仅可以释放微泡携载的药物，同时在此过程中产生的空化或机械效应，可使临近细胞产生瞬间可修复的细胞膜空隙，增加细胞膜通透性，从而增强药物的细胞摄取。

【5】 J Control Rel：超声波技术可提高皮肤对药物的渗透性 使药物治疗更有效

新闻阅读：https：//www.sciencedaily.com/releases/2012/09/120914133135.htm

使用一种超声波技术，MIT的工程师便可以增强皮肤对药物的渗透性，使得经皮肤传送的药物治疗更加有效。这项技术或许为非侵袭性的药物输送或者无需注射的疫苗接种带来希望。相关研究成果刊登在了国际杂志Journal of Controlled Release上。

在这项研究中，研究者发现，给予两个独立光束的超声波（一个低频率，一个高频率）可以增强药物通过皮肤时的渗透率，这比使用单一光束的超声波作用有效的多。研究者将高频率和低频率的超声波结合起来，高频率的超声波可以产生产生额外的气泡，这些气泡会被低皮律的超声波击出。高频率超声波同样也可以限制气泡的运动方式，使其限定在需要治疗的区域。

研究者Samir Mitragotri表示，这是一项极具创新性的方法，它可以增加药物通过皮肤的运送量，并且可以增加运送药物的类型。研究者使用猪皮肤进行测定，发现相比单一超声波，高频和低频双波结合可以增强药物在皮肤中的渗透性和渗透量。

【6】PNAS：基于超声波的治疗可能增强肿瘤放疗的效果

doi：10.1073/pnas.1200053109

一项刊登在PNAS上的研究发现，一种基于超声波的疗法能让小鼠的肿瘤对放射性治疗敏感。辐射主要通过破坏DNA以及——根据近来的证据——通过破坏肿瘤的血管从而摧毁肿瘤。Gregory Czarnota及其同事研究了一种已知能扰动血管的疗法——超声波调控的微泡激发。

这种微泡是微米直径的化学惰性气体球——是否能够增强辐射的肿瘤破坏效应。这组作者向有肿瘤的小鼠静脉注射了微泡，然后让这个区域接触让微泡破裂的超声波频率。其中一些肿瘤在这之后接触了电离辐射。这种组合治疗造成的肿瘤细胞死亡数比单独使用放疗要多出大约10倍。

【7】Nanotechnology：如何利用超声帮助找到并杀伤癌细胞？

DOI：10.1088/1361-6528/aa5b7c

近日，一组由俄罗斯国立核能研究大学-莫斯科工程物理学院教授Viktor Timoshenko领导的物理学家和生物学家在超声的帮助下使用硅纳米颗粒识别并杀伤肿瘤，但是不损伤正常组织，相关研究成果发表在Nanotechnology上。

“我们找到了一种利用超声杀伤癌细胞的新方法，不会导致细胞大量破坏，但是可以通过纳米颗粒破坏细胞内的细胞器。”来自莫斯科国立大学的Andrey Sviridov说道。他说在硅纳米颗粒上覆盖一层高分子不会影响其声学性质，但是会产生更好的治疗效果。

最近，物理学家、化学家及纳米科学家正在开发不会损伤正常组织和器官的新型手术或治疗方法。例如研究人员已经开发了可以引入肿瘤组织并采用激光加热杀伤癌细胞的纳米颗粒，它们可以破坏癌细胞，但是不影响正常细胞，可以产生与基因治疗和特殊药物相似的效应，阻止肿瘤血管生长并饿死癌细胞。

【8】IJC：治疗顽固性高血压怎么办？20分钟超声波疗法即可搞定

doi：10.1016/j.ijcard.2016.04.062

来自日本东北大学的研究人员近日通过研究发现，对于顽固性高血压(treatment-resistant hypertension)的2型糖尿病患者而言，对患者前臂进行20分钟的超声波治疗或可明显降低患者的血压，相关研究刊登于International Journal of Cardiology杂志上。

据估计全世界有大约750万人死于高血压，而且目前研究者很难控制某些2型糖尿病高血压患者的病情。

这项研究中，研究者Katsunori Nonogaki及其同事对招募的212名顽固性高血压且患2型糖尿病的患者进行深入研究；研究者将研究对象分为四组，其中一组进行20分钟低频率（800赫兹）、低强度的前臂超声波辐射治疗；第二组进行20分钟的500赫兹的低强度辐射治疗；另外两组作为对照进行研究。

【9】Science子刊：可植入超声装置帮助化疗药物通过血脑屏障到达肿瘤

DOI：10.1126/scitranslmed.aaf6086

最近来自法国的科学家们开发了一种超声装置并且对15名出现复发的成胶质细胞瘤病人进行了实验装置检测，科学家开发这种装置的目的在于突破血脑屏障帮助化疗药物到达脑部。相关研究结果发表在国际学术期刊Science Translational Medicine上。

研究人员解释了这种超声装置的工作原理：将装置植入病人头骨，位于肿瘤区域上面，装置开启之后超声波会引起微泡振动短暂打开血脑屏障，这样就能够帮助化疗药物到达肿瘤部位。每次化疗之前都需要开启超声装置，低强度超声两分钟时间就足以打开血脑屏障持续大约六个小时，这样可以将药物浓度增加五到七倍。

在这项研究中，研究人员使用了化疗药物carboplatin进行检测，每个月对病人进行一次实验性治疗，最多进行六个月，治疗期间进行肿瘤进展情况的检测。

【10】Nat Commun：新型超声技术或助力科学家剖析癌细胞特性

doi：10.1038/ncomms11556

近日，发表在国际杂志Nature Communications上的一项研究报告中，来自隆德大学和MIT的研究人员开发了一种新型方法来对血液中的细胞进行分析和分离，这种名为iso声学聚焦（iso-acoustic focusing）的新方法可以高效测定癌细胞治疗的效率。

这种新方法就是当细胞通过芯片微通道时让细胞暴露于超声波中进行检测，单一的细胞就会在声场中被分离出来，而且通过研究通道末端的细胞的侧运动就可以帮助鉴别细胞的声学特性，相反，如果我们知道细胞的声学特性那么我们就可以检测出通过微型通道的细胞类型。研究者Per Augustsson表示，科学家们的创新力最终将会转化成为医疗保健设施的开发中，比如对患者血液中不同类型的细胞进行计数和辨别。

文章中，研究者利用这种新型方法来测定白细胞的声学特性，同时他们还发现不同的白细胞亚群存在一定的差异性，而相比较健康供体的血液细胞而言，实验室培养的癌细胞也会表现出明显不同的声学特性；研究者Per Augustsson及其同事非常感兴趣致力于研究血细胞和癌细胞的声学特性，如今利用这种新技术他们就可以对上述两种细胞进行分离并且分别进行深入的探究。（生物谷Bioon.com）

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