Борьба с раком мозга — сложная задача, но недавние исследования могут помочь добавить еще один инструмент в арсенал борьбы с раком. Команда из Georgia Tech и Virginia Tech опубликовала статью в APL Bioengineering , в которой исследует новый вариант, который однажды можно будет использовать для борьбы с глиобластомой — смертельной и быстрорастущей опухолью мозга.

Эта работа основана на прошлых исследованиях высокочастотной необратимой электропорации, более известной как H-FIRE. H-FIRE — это минимально инвазивный процесс, который использует нетепловые электрические импульсы для разрушения раковых клеток.

Лечить любой тип рака непросто, но когда дело доходит до рака мозга, гематоэнцефалический барьер добавляет дополнительную проблему. Барьер защищает мозг от токсичных материалов, но это не всегда положительно.

«Мать-природа создала его, чтобы мы не отравляли себя, но, к сожалению, то, как он работает, также исключает попадание около 99% всех низкомолекулярных препаратов в мозг и достижение адекватных концентраций для выявления их терапевтического эффекта . Это особенно верно для химиотерапевтических, биологических или иммунотерапевтических препаратов», — сказал Джон Россмейсл, доктор и миссис Дорси Тейлор Махин, профессор неврологии и нейрохирургии в Вирджинско-Мэрилендском колледже ветеринарной медицины. Россмейсл является одним из соавторов статьи.

Квадратная волна, обычно используемая H-FIRE, выполняет двойную функцию: она разрушает гематоэнцефалический барьер вокруг опухоли, одновременно уничтожая раковые клетки. Однако это было первое исследование, в котором синусоидальная волна использовалась для разрушения барьера. Эта новая модальность называется импульсной синусоидальной электропорацией (B-SWE).

Исследователи использовали модель грызуна для изучения эффектов синусоидальной волны по сравнению с более обычной квадратной волной. Они обнаружили, что B-SWE привел к меньшему повреждению клеток и тканей, но большему нарушению гематоэнцефалического барьера.

В некоторых клинических случаях идеальными были бы как абляция, так и разрушение гематоэнцефалического барьера, но в других случаях разрушение гематоэнцефалического барьера может быть важнее уничтожения клеток. Например, если нейрохирург удалил видимую опухолевую массу, синусоидальная форма волны потенциально может быть использована для разрушения гематоэнцефалического барьера вокруг места, позволяя препаратам проникать в мозг и уничтожать последние раковые клетки . B-SWE может привести к минимальному повреждению здоровой мозговой ткани.

Исследования показывают, что обычные квадратные формы волн показывают хорошее нарушение гематоэнцефалического барьера, но это исследование обнаруживает еще лучшее нарушение гематоэнцефалического барьера с B-SWE. Это может позволить большему количеству противораковых препаратов получить доступ к мозгу.

«Мы думали, что решили эту проблему, но это показывает, что при дальновидном мышлении всегда можно найти потенциально лучшие решения», — сказал Россмейзл, который также является заместителем руководителя отдела клинических наук о мелких животных.

В ходе исследования ученые столкнулись с загвоздкой: в дополнение к большему нарушению гематоэнцефалического барьера они обнаружили, что синусоидальная волна также вызывала больше нервно-мышечных сокращений. Эти мышечные сокращения несут риск повреждения органа. Однако, изменив дозу B-SWE, они смогли уменьшить сокращения, обеспечивая при этом уровень нарушения гематоэнцефалического барьера, аналогичный более высокой дозе.

Следующим шагом в этом исследовании станет изучение эффектов B-SWE с использованием модели рака мозга у животных , чтобы увидеть, как синусоидальная форма волны соотносится с традиционной техникой H-FIRE.

Проект был возглавлен первым автором Сабриной Кампело, когда она получила докторскую степень в Школе биомедицинской инженерии и наук Университета Вирджинии-Тех-Уэйк Форест. В настоящее время Кампело является постдокторантом на кафедре биомедицинской инженерии Уоллеса Х. Коултера в Технологическом институте Джорджии и Университете Эмори.