Rak pokonany ultradźwiękami

Kawitacja, czy „HIFU”, kojarzy się nam – zwłaszcza jeśli jesteśmy kobietami – z medycyną estetyczną i dobrze wyposażonymi gabinetami kosmetycznymi, gdzie jest np. elementem głębokiego peelingu. Rzecz cała polega na działaniu ultradźwięków, które uderzając w sposób celowany, niszczą stary naskórek i mobilizują komórki głębszych pokładów skóry, także układu odporności, do regeneracji. Skóra się odmładza. A gdyby tak zastosować kawitację w głębszych pokładach tkanek i likwidować nią… raka?

Oczywiście to nie będą te same częstotliwości fali dźwiękowej, te same urządzenia, te same procedury, ale… Na łamach najnowszego numeru czasopisma naukowego „Cancers” amerykańscy badacze z Uniwersytetu Michigan i Ann Arbor VA Hospital pod kierunkiem profesora inżynierii biomedycznej Zhen Xu pokazali właśnie, że wymyślone przez nich urządzenie, oparte o nieinwazyjną technologię dźwiękową, rozbija guzy wątroby u szczurów, zabija komórki rakowe i pobudza układ odpornościowy, aby zapobiec dalszemu rozprzestrzenianiu się raka wątroby.

Czy doprowadzi to do poprawy wyników leczenia raka u ludzi? Technologie podobne są rozwijane od kilku lat eksperymentalnie także w medycynie klinicznej, choćby w słynnej Klinice Mayo, zatem to nie jest żaden humbug. Na łamach „Cancers” możemy dziś przeczytać, że niszcząc jedynie 50 do 75 proc. objętości guza wątroby, układ odpornościowy szczurów był w stanie usunąć resztę, bez żadnych dowodów nawrotu lub przerzutów u ponad 80 proc. zwierząt eksperymentalnych. Czyli technika aplikowania strumienia fali mechanicznej (dźwiękowej) na komórki guza nie musiałaby być stuprocentowo precyzyjna jako taka, a terapia zakończyłaby się i tak sukcesem. Oczywiście właśnie samo funkcjonowanie układu odporności nieco inaczej u gryzoni niż u nas powoduje, że przekładanie tych wyników na medycynę nie jest proste, ale w samej technologii tkwi obietnica, i to niemała.

Zobacz także: Cyfrowa neuropsychologia

Zabieg, zwany histotrypsją nieinwazyjnie skupia fale ultradźwiękowe, aby mechanicznie niszczyć tkankę docelową z milimetrową precyzją. Stosunkowo nowa technika jest obecnie wykorzystywana w badaniach nad rakiem wątroby u ludzi w Stanach Zjednoczonych i Europie. W lutym tego roku inne badanie, tym razem z The Institute of Cancer Research w Londynie wykazało, że połączenie celowanych, skoncentrowanych ultradźwięków i leków immunoterapeutycznych może być nowym sposobem leczenia raka trzustki.

W owym badaniu, opublikowanym w „Journal of the Royal Society Interface” i w dużej mierze finansowanym przez Focused Ultrasound Foundation, naukowcy zastosowali pulsacyjne, skoncentrowane ultradźwięki, zwane w skrócie „pHIFU”, wraz z wstrzyknięciami przeciwciał, które naśladują działanie leków hamujących punkty kontrolne układu odpornościowego. Rzecz zrobiono wtedy na myszach – naukowcy celowali w guzy trzustki za pomocą skoncentrowanych impulsów ultradźwiękowych o wysokiej intensywności.

W wielu sytuacjach klinicznych całość guza nowotworowego nie może być bezpośrednio leczona z powodu wielkości, lokalizacji lub stadium zaawansowania. Aby zbadać skutki częściowego niszczenia guzów dźwiękiem, badanie z Uniwersytetu Michigan dotyczyło tylko części każdej masy guza nowotworowego. W klinice nazywałoby się to podejściem terapeutycznym w warunkach nieoptymalnych.

Jak to działa? Impulsy o długości mikrosekund z opracowanego w Michigan przetwornika generują mikropęcherzyki w tkankach docelowych — pęcherzyki, które szybko się rozszerzają i zapadają. Te gwałtowne, ale ekstremalnie zlokalizowane naprężenia mechaniczne zabijają komórki rakowe i rozbijają strukturę guza. Histotrypsja to obiecująca opcja, która może przezwyciężyć ograniczenia obecnie dostępnych metod ablacji guzów (np. metody chirurgiczne, radioterapię czy chemioterapię) i zapewnić bezpieczne i skuteczne wyrugowanie guza – w tym wypadku wątroby.

Rak wątroby znajduje się wśród 10 głównych przyczyn zgonów związanych z rakiem na całym świecie. Nawet przy wielu opcjach leczenia rokowanie pozostaje złe, a pięcioletnie przeżycie w USA wynosi mniej niż 18 proc. Wysoka częstość nawrotów guza i przerzutów wzmaga kliniczną potrzebę poprawy wyników leczenia raka wątroby.

Laboratorium prof. Xu jest pionierem w stosowaniu histotrypsji w walce z rakiem od 2001 roku, prowadząc do badania klinicznego #HOPE4LIVER. Niedawno badania grupy przyniosły także obiecujące wyniki w zastosowaniu histotrypsji w terapii guzów mózgu (w połączeniu z immunoterapią).

Wszyscy już chyba mieliśmy choć raz w życiu zrobione USG. Tu ultradźwięki służą nieinwazyjnej diagnostyce. Dziś inżynierowie medyczni z Michigan są jednymi z pionierów w wykorzystaniu tych fal do leczenia. A ich technika działa bez szkodliwych skutków ubocznych obecnych metod stosowanych w klasycznych terapiach guzów nowotworowych. Przetwornik zaprojektowany i zbudowany przez zespół prof. Xu dostarcza impulsy ultradźwiękowe o wysokiej amplitudzie – tzw. kawitacja akustyczna – aby skupić je na guzie i go rozbić.


Urządzenia ultradźwiękowe wykorzystywane w diagnostyce (do obrazowania wnętrza ciała człowieka) pracują w oparciu o impulsy o niższej amplitudzie. Zwierzęta leczone histotrypsją miały zwiększoną infiltrację guza wątroby przez komórki układu odporności, co mogło przyczynić się do ostatecznej regresji całego guza. Mówiąc szczerze, nie mogę się doczekać szerokich badań klinicznych nad zastosowaniem tej technologii w onkologii.

#rak #ultradźwięki #medycyna #technologia #układ odpornościowy