城大研發(fā)以超聲波激活的抗癌化療 為深層腫瘤治療帶來新方向
現(xiàn)時(shí)的癌癥化療往往會(huì)殃及周邊的正常細(xì)胞，帶來連串不良反應(yīng)。香港城市大學(xué)（城大）領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，最近便研發(fā)出由超聲波激活的“聲敏化療”（sono-sensitised chemotherapy，簡(jiǎn)稱SSCT），不但提升化療用藥的定位準(zhǔn)確度，其穿透組織的能力更達(dá)到以厘米級(jí)計(jì)算的深度，有助治療位于更深層的腫瘤，并減少因治療所引致的副作用。
帶領(lǐng)研究的城大化學(xué)系朱光宇教授說：“現(xiàn)時(shí)透過以光激活的癌癥化療，可透過針對(duì)性的定點(diǎn)治療，成功提升化療效果及減少不良反應(yīng)。不過，這種非入侵療法的穿透組織能力較弱，再加上光有較高的散射特質(zhì)，以致未能配合深層腫瘤治療的需要。”
為了克服上述困難，由朱教授與生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系王立代副教授共同領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，最近研發(fā)了一項(xiàng)名為“聲敏化療”的新技術(shù)，不但開發(fā)了可由超聲波激活的新型抗癌前藥——cyaninplatin，并為此項(xiàng)新型療法度身訂造了一套聚焦式的超聲波系統(tǒng)（focused ultrasound system, FUS）。
Cyaninplatin是一種小分子四價(jià)鉑（platinum (IV)）抗癌前藥（“前藥”又稱“前體藥物”，意即在體內(nèi)被激活后才發(fā)揮藥效的化合物），由經(jīng)過改良、可療診合一的鉑（Pt）配合物和四價(jià)卡鉑（carboplatin-based Pt(IV)）的分子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)所組成。它能夠在腫瘤區(qū)域積聚，當(dāng)被超聲波激活后，便由前藥還原為典型的化療抗癌藥物卡鉑（carboplatin）。透過聚焦式超聲波激活藥效，用藥的定位和所需時(shí)間都在可控范圍，意味著聲敏化療可直接針對(duì)癌細(xì)胞的所在位置。
研究團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)便發(fā)現(xiàn)，經(jīng)超聲波激活的cyaninplatin可有效引發(fā)癌細(xì)胞氧化，導(dǎo)致線粒體DNA受損和細(xì)胞死亡。
王教授說：“今次研究另一令人振奮的部分，是我們成功利用超聲波組織穿透能力強(qiáng)的特性，來激活化療小分子藥物。”過往有研究指出，由近紅外光激活前藥的光活化治療，只能于以毫米計(jì)的深度范圍發(fā)揮效用，當(dāng)癌細(xì)胞被厚厚的身體組織覆蓋時(shí)，其治療能力則強(qiáng)差人意。但團(tuán)隊(duì)結(jié)合特制的聚焦式超聲波系統(tǒng)，使由超聲波激活cyaninplatin的抗癌化療，成功在一厘米的組織覆蓋下，把癌細(xì)胞存活率減少51%，而在兩厘米組織下仍可把癌細(xì)胞存活率減少33%。
“我們?cè)O(shè)計(jì)的聚焦式超聲波系統(tǒng)，可進(jìn)一步協(xié)助聲敏化療成為精準(zhǔn)的腫瘤治療方案。”王教授補(bǔ)充說：“新系統(tǒng)可控制超聲波聚焦在特定的八毫米范圍內(nèi)，因此能將高聚焦的超聲波能量集中在極微小的范圍，并激活相應(yīng)的抗癌前藥，從而提供一種有效、又能減少副作用的治療方案。”
同時(shí)，新研發(fā)的抗癌前藥具螢光特性，使它可充當(dāng)“多重成像造影劑”（multi-imaging contrast agent），能夠以半立體方式重塑可視化的腫瘤影像，為化療提供更準(zhǔn)確的參考指引，以便在腫瘤上確認(rèn)超聲波的聚焦定位和監(jiān)察所需的藥物累積時(shí)間。
為進(jìn)一步了解聲敏化療的治療效用，研究團(tuán)隊(duì)將非活化的cyaninplatin注入帶有腫瘤的小鼠體內(nèi)。經(jīng)過六日內(nèi)的四次治療，由超聲波激活的cyaninplatin顯著地抑制了小鼠的腫瘤生長(zhǎng)，當(dāng)中有兩個(gè)腫瘤更被完全消除；反觀未經(jīng)治療的小鼠對(duì)照組別，體內(nèi)腫瘤并未受到任何抑制，甚至繼續(xù)生長(zhǎng)。
另一方面，經(jīng)超聲波激活的抗癌前藥，不但降低了腫瘤的擴(kuò)散因子至24%，防止癌癥復(fù)發(fā)的潛在風(fēng)險(xiǎn)；治療過程當(dāng)中，實(shí)驗(yàn)小鼠亦無出現(xiàn)體重減輕、行為異常或主要器官受損的情況。
朱教授說：“這一種由超聲波激活的抗癌前藥，可進(jìn)一步進(jìn)行癌癥治療的臨床前或臨床研究。今次的研究結(jié)果可為癌癥治療提供新的發(fā)展方向，并拓展醫(yī)學(xué)用超聲波的應(yīng)用范疇。”
上述研究結(jié)果已于科學(xué)期刊《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上發(fā)表，題為〈An Ultrasound-Activatable Platinum Prodrug for Sono-Sensitized Chemotherapy〉。
論文的共同第一作者為城大化學(xué)系博士生劉功遠(yuǎn)先生和之前于生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系任博士后的張雅超博士。通訊作者是朱教授和王教授。研究得到香港研究資助局、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)以及深圳市科技創(chuàng)新委員會(huì)資助進(jìn)行。