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Science: 新希望!超声波疗法有望用于脑肿瘤和阿尔茨海默症

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。


Hynyen大胆假设血脑屏障的打开也能刺激大脑的炎症反应,从而清除β样淀粉沉淀(阿尔茨海默患者脑部沉积的有毒蛋白质)。通常担任这种清道夫功能的是小胶质细胞,阿尔茨海默患者大脑内β样沉积太多,以至于小胶质细胞受到抑制。血脑屏障打开,沉淀蛋白质的抗体进入,一方面直接中和蛋白沉淀,另一方面还能刺激小胶质细胞清除沉淀物质。2014年12月,Hynynen和他的同事们在Radiology杂志上发表了他们的实验结果,构建了一组大脑中出现淀粉样沉淀的小鼠模型,应用超声波技术后,这些淀粉样沉积物有所减少,小鼠的认知能力和空间学习能力有所提升。小胶质细胞能处理更多的沉积物。


这一周,神经学家 Jürgen Götz 发表了应用Hynynen建立的方法的实验结果,实验动物同样是阿尔茨海默模型小鼠,他们先给小鼠脑部血管注入一些显微小泡,再用折形超声波刺激小鼠整个头盖骨,六到八周的连续处理后,对照组(未用超声波处理)记忆能力没有变化,实验组小鼠记忆功能全部恢复。同时,他们还发现小鼠脑内的β样沉积减少了两到五倍,小胶质细胞也确实受到了刺激,细胞吞噬了更多的沉积物。他们还提出一种观点,超声波处理的小鼠脑神经元受到刺激而增值分化。他们下一步的打算是应用绵阳模型做实验。


文章一发表,就众说纷纭,有科学家表达了异议:啮齿类动物的实验结果并不能照搬到人类身上,安全性也值得思量;小鼠的认知能力如何判断,会学习与不会学习之间的差异很明显吗?行为测试能说明问题吗?非标准化的超声波发射仪器是否安全?血脑屏障打开时间多长?小孔有多大?危害是什么?会不会伤害正常的脑组织?血脑屏障打通会不会灼伤周围组织?会不会引起过度的免疫反应?或者血管出血?


Hynyen等正在和一家医学影像公司谈商业合作。他说应用兔和绵阳模型的安全性评价已经证明该技术没有副作用。他们希望该技术能尽快应用于脑肿瘤的临床治疗,从而替代现在的开颅肿瘤切除手术。但是还需要做很多前期工作,比如是否能载入更多药物进入脑组织?是否影响周围组织?是否引起出血?相关的临床实验正在组织之中。


尽管存在争议,但技术的发起人还是对这个新领域充满希望,“假设您的奶奶不幸患了阿尔茨海默症,不得不频繁地去医院,接受各种治疗,多么痛苦啊!但超声波技术成形后,无需手术,无需服药,多么让人吃惊的变革啊!”让我们共同期待吧。


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