Καταστροφή καρκινικών κυττάρων με υπερήχους

Διεθνής ομάδα ερευνητών υπό την Τάλι Ιλόβιτς του Τμήματος Βιοϊατρικής Μηχανολογίας στο Tel Aviv University (TAU) ανέπτυξε μια μη επεμβατική τεχνολογική πλατφόρμα για χορήγηση γονιδίων σε κύτταρα καρκίνου του μαστού. Η τεχνική αυτή συνδυάζει υπερήχους με μικροφυσαλίδες που στοχεύονται στον όγκο: Όταν ενεργοποιείται ο υπέρηχος, οι μικροφυσαλίδες εκρήγνυνται σαν κεφαλές «έξυπνων» και στοχευμένων όπλων, δημιουργώντας τρύπες στις μεμβράνες των καρκινικών κυττάρων και επιτρέποντας τη χορήγηση γονιδίων. Η έρευνα διεξήχθη μέσα σε διάστημα δύο ετών και δημοσιεύτηκε στο Proceedings of the National Academy of Sciences.

H Ίλοβιτς ανέπτυξε αυτή την τεχνολογία κατά τη μεταδιδακτορική της έρευνα στο εργαστήριο της καθηγήτριας Κάθριν Φεράρα στο Stanford University. Η τεχνική αυτή αξιοποιεί υπερήχους χαμηλής συχνότητας «250 kHz) για την «πυροδότηση» μικροσκοπικών φυσαλίδων που στοχεύουν όγκους. In vivo η καταστροφή καρκινικών κυττάρων έφτασε σε ποσοστό 80%.

«Οι μικροφυσαλίδες είναι μικροσκοπικές φυσαλίδες γεμάτες αέριο, με διάμετρο μέχρι ενός δεκάτου ενός αιμοφόρου αγγείου» εξηγεί η Ιλόβιτς. «Σε συγκεκριμένες συχνότητες και πιέσεις, τα ηχητικά κύματα κάνουν τις μικροφυσαλίδες να λειτουργούν σαν μπαλόνια: Διαστέλλονται και συστέλλονται περιοδικά. Αυτή η διαδικασία αυξάνει τη μεταφορά ουσιών από τα αιμοφόρα αγγεία στον περιβάλλοντα ιστό. Ανακαλύψαμε πως με χρήση χαμηλότερων συχνοτήτων από αυτές που είχαν εφαρμοστεί προηγουμένως οι μικροφυσαλίδες μπορούν να διασταλύν σημαντικά, μέχρι να εκραγούν. Συνειδητοποιήσαμε πως αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως πλατφόρμα για τη θεραπεία του καρκίνου και αρχίσαμε να εισάγουμε μικροφυσαλίδες απευθείας σε όγκους».

Η Ιλόβιτς και η υπόλοιπη ομάδα της χρησιμοποίησαν στοχευμένες μικροφυσαλίδες που είχαν προσκολληθεί σε μεμβράνες κυττάρων όγκων και τις δοκίμασαν σε όγκους σε μοντέλο ποντικού. «Περίπου το 80% των κυττάρων όγκων καταστράφηκαν στην έκρηξη, που ήταν θετικό από μόνο του» είπε η Ιλόβιτς. «Η στοχευμένη θεραπεία, που είναι ασφαλής και συμφέρουσα από άποψης κόστους, ήταν σ εθέση να καταστρέψει το μεγαλύτερο μέρος του όγκου. Ωστόσο δεν αρκεί. Για να εμποδίσουμε τα εναπομείναντα καρκινικά κύτταρα να εξαπλωθούν, χρειαζόταν να καταστρέψουμε όλα τα καρκινικά κύτταρα. Για αυτό εισάγαμε ένα γονίδιο ανοσοθεραπείας μαζί με τις μικροφυσαλίδες, που λειτουργεί ως Δούρειος Ίππος, και δώσαμε μήνυμα στο ανοσοποιητικό να επιτεθεί στο καρκινικό κύτταρο».

Από μόνο του το γονίδιο δεν μπορεί να εισέλθει στα καρκινικά κύτταρα. Ωστόσο το συγκεκριμένο, που είχε σκοπό να ενισχύσει το ανοσοποιητικό σύστημα, εισήχθη μαζί με τις μικροφυσαλίδες. Πόροι σχηματίστηκαν σε μεμβράνες στο 20% των καρκινικών κυττάρων που επέζησαν από την αρχική έκρηξη, επιτρέποντας την είσοδο του γονιδίου στα κύτταρα. Αυτό προκάλεσε αντίδραση ανοσοποιητικού που κατέστρεψε το καρκινικό κύτταρο.

«Η πλειονότητα των καρκινικών κυττάρων καταστράφηκαν από την έκρηξη, και τα εναπομείναντα κύτταρα κατανάλωσαν το γονίδιο ανοσοθεραπείας μέσα από τις τρύπες που δημιουργήθηκαν στις μεμβράνες τους» είπε η Ιλόβιτς. «Το γονίδιο κάνει τα κύτταρα να παράγουν μια ουσία που κάνει το ανοσοποιητικό να επιτεθεί στο καρκινικό κύτταρο…τα ποντίκια είχαν όγκους και στις δύο πλευρές του σώματος. Παρά το ότι διεξάγαμε τη θεραπεία μόνο στη μία πλευρά, το ανοσοποιητικό επιτέθηκε και στην άλλη».