聚焦超聲和納米技術有望帶來治療腦腫瘤的新臨床療法

　　小干擾RNA (siRNA) 在癌癥的靶向治療方面具有突出的優勢和巨大的應用潛力。siRNA藥物特異性地靶向致病基因可以使治療更加精準和個性化，但遺憾的是，通過系統性注射siRNA藥物治療腦瘤仍然存在非常大的挑戰。為了達到預定的治療效果，siRNA進入體內后須跨越多重障礙。其中，血液中的核酸酶會對siRNA造成嚴重的降解，使藥物難以在腫瘤內聚集。同時，siRNA的負電荷使其很難自行穿過細胞膜，進而導致siRNA被困在核內體中。即使用納米粒子作為載體包裹siRNA可以提升siRNA在體內的穩定性，但由于血腦屏障的存在使治療藥物無法從血液進入大腦，這類粒子也很難被有效地遞送進腦腫瘤中。

　　近日，美國佐治亞理工的Costas Arvanitis團隊在Science Advances雜志發表了題為 Single-cell analysis reveals effective siRNA delivery in brain tumors with microbubble-enhanced ultrasound and cationic nanoparticles 的研究論文。論文中詳細介紹了Costas Arvanitis團隊結合聚焦超聲和納米技術向腦腫瘤遞送siRNA的研究過程與成果。

　　研究人員用帶有正電荷的脂質體作為siRNA載體促進siRNA的細胞攝取，同時利用聚焦超聲技術打破血腦屏障，成功高效遞送siRNA藥物并促進腫瘤細胞死亡。超聲波可以聚焦在大腦中約為1mm的特定區域，在該區域中，靜脈注射的微氣泡在聲波的作用下開始振蕩。這些微小的氣泡振蕩時對脈管系統的機械效應可以短暫打開臨近的血腦屏障，從而使血液中循環的藥物安全有效的通過血腦屏障進入腫瘤。

　　圖2. 聚焦超聲和納米技術向腦腫瘤遞送siRNA示意圖。

　　研究人員在髓母細胞瘤以及膠質母細胞瘤的小鼠模型上進行了測試，這兩種腫瘤分別為最常見的兒童惡性腦腫瘤和最常見且最致命的成人腦腫瘤。小鼠實驗證明該技術可以使siRNA在腫瘤部位的聚積量增加10倍以上。同時，進一步的小鼠實驗結果表明，該技術可以有效降低在激活髓母細胞瘤的發生發展中起重要作用的蛋白表達，從而大幅度增加腫瘤細胞的死亡。

　　這是第一項結合聚焦超聲和納米技術高效向腦腫瘤遞送siRNA藥物并促使腫瘤細胞死亡的研究。這一研究結果有望帶來治療腦腫瘤的新臨床療法，為治愈此類惡性腦腫瘤帶來新的希望。

　　圖1. 佐治亞理工大學Costas Arvanitis教授（右）和第一作者郭宇彤（左）。