超声激活纳米气泡击破肿瘤屏障，提升药物递送效率
凯斯西储大学研究人员开发出一种利用超声激活纳米气泡的方法，可分解实体瘤周围的胶原屏障，使药物与免疫细胞更易进入肿瘤内部。由于超声已获FDA批准且纳米气泡正推进商业化，该疗法有望在两年内进入临床试验。
Researchers at Case Western Reserve University have discovered a way to breach one of cancer's most stubborn defenses: the impenetrable fortress that solid tumors build around themselves. By injecting nanobubbles filled with inert gas into tumors and "jiggling" them with ultrasound, the team successfully broke down tumor barriers enough for treatment-bearing molecules to get inside, according to results of a new study published in ACS Nano.
“肿瘤的物理屏障限制了抗癌药物的递送，尤其是一些新型免疫疗法，”凯斯西储大学工程学院（Case School of Engineering）与凯斯西储大学医学院（Case Western Reserve School of Medicine）联合设置的生物医学工程系一位副主任兼教授表示。“我们开发了一种利用超声激活纳米气泡的策略，可温和地重塑肿瘤微环境，并有效使肿瘤‘墙壁’塌陷，从而为药物和免疫细胞打开通道。”
由于这些纳米气泡已在用于前列腺癌检测的商业化推进中，而超声已获美国食品药品监督管理局（FDA）批准并已商业化供应，因此该疗法有望加速进入临床测试。
随着肿瘤生长，其周围会形成异常坚硬、致密的组织——主要由胶原蛋白构成，胶原蛋白是形成瘢痕组织的蛋白质。这种屏障会阻止现代免疫治疗，尤其是由脂质纳米颗粒携带的RNA，到达肿瘤内部的免疫细胞。
在乳腺癌模型中，研究人员将充满惰性气体全氟丙烷（perfluoropropane）的纳米气泡注射入肿瘤。随后利用超声将声波聚焦于肿瘤部位，温和地“抖动”气泡，在不破坏细胞的情况下分解肿瘤的僵硬结构。
凯斯西储大学医学院放射学Henry Willson Payne讲席教授（兼CWRU Center for Imaging Research主任）领导的超声与纳米医学实验室，与纳米技术与免疫治疗实验室的合作发现，肿瘤变得更柔软、更均一，且更容易被免疫细胞和纳米颗粒穿透。
“我们降低了癌症的防御，让我们的疗法真正有公平的胜算，”这位生物医学工程教授说。“我们并没有发明一种新药，但它有潜力让任何现有或正在出现的新疗法发挥更好的效果。”
更令人瞩目的是：该治疗无需额外疗法，即可激活肿瘤内原本就存在的免疫细胞。研究人员表示：“它们开始分泌危险信号，并招募更多免疫细胞到达肿瘤部位。不仅如此，针对该癌症的杀伤性T细胞还会去寻找其他肿瘤——甚至是那些没有接受治疗的肿瘤。”
纳米气泡治疗可使肿瘤至少在5天内保持更柔软，而未治疗的肿瘤则会变得更僵硬、更难治疗。研究人员随后注射了含RNA的脂质纳米颗粒以增强肿瘤的T细胞活性时，治疗成分会在肿瘤内扩散，而不是仅停留在注射部位。
研究人员指出：“任何可以进行活检的肿瘤，都有可能引入纳米气泡。这对难以治疗的实体瘤尤其重要；在这些肿瘤中，超声本就已被使用，例如肝癌、前列腺癌和卵巢癌。”
这些在实验室开发的纳米气泡，正由Visano Theranostics进行用于前列腺癌检测的商业化推进；该公司由这位教授共同创立。研究团队计划在未来18个月内向FDA提交研究性新药（Investigational New Drug, IND）申请，而该治疗用途有望借助该申请推进，从而可能在两年内启动临床试验。
该研究由Case Comprehensive Cancer Center和National Institutes of Health的资助支持。