Взятие биопсии опухоли головного мозга – сложный и инвазивный хирургический процесс, но группа исследователей из Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Луи разрабатывает способ, который позволяет им обнаруживать биомаркеры опухоли с помощью простого анализа крови.
Хонг Чен, биомедицинский инженер, и Эрик К. Леутхардт, доктор медицинских наук, нейрохирург, возглавил команду инженеров, врачей и исследователей, которые разработали новаторскую, доказательную технику, которая позволяет биомаркерам опухоли головного мозга проходить через прочный гематоэнцефалический барьер в кровь пациента с помощью неинвазивных методов. сфокусированный ультразвук и несколько крошечных пузырьков, что потенциально исключает необходимость хирургической биопсии.
Чен, доцент кафедры биомедицинской инженерии в Школе инженерии & Прикладная наука и радиационная онкология в Школе медицины говорят, что, хотя исследователи уже узнали, как доставить лекарство через гематоэнцефалический барьер в мозг через кровоток, никто – до сих пор – не нашел способа освободить опухоль. специфические биомаркеры – в данном случае информационная РНК (мРНК) – из мозга в кровь.
"Я вижу четкий путь для клинического воплощения этой методики," сказал Чен, эксперт в области ультразвуковых технологий. "Жидкие биопсии на основе крови использовались при других формах рака, но не в головном мозге. Предлагаемая нами методика может позволить выполнить анализ крови у больных раком мозга."
Анализ крови покажет количество мРНК в крови, что даст врачам конкретную информацию об опухоли, которая может помочь с диагностикой и вариантами лечения.
Результаты исследования, объединяющего визуализацию, механобиологию, геномику, иммунологию, биоинформатику, онкологию, радиологию и нейрохирургию, опубликованы в Scientific Reports 26 апреля 2018 г.
Чен; Лейтхардт, профессор неврологической хирургии медицинского факультета; и исследователи из инженерных и медицинских школ проверили свою теорию на модели мыши, используя два разных типа смертельной опухоли мозга глиобластомы. Они нацелены на опухоль с помощью сфокусированного ультразвука, метода, который использует ультразвуковую энергию для воздействия на ткани глубоко в теле без разрезов или радиации. Подобно увеличительному стеклу, которое может фокусировать солнечный свет на крошечную точку, сфокусированный ультразвук концентрирует ультразвуковую энергию до крошечной точки глубоко в мозгу.
Как только у них была цель – в данном случае опухоль головного мозга – исследователи ввели микропузырьки, которые путешествуют по крови подобно эритроцитам. Когда микропузырьки достигают цели, они лопаются, вызывая крошечные разрывы гематоэнцефалического барьера, который позволяет биомаркерам опухоли головного мозга проходить через барьер и попадать в кровоток. Образец крови может определить биомаркеры опухоли.
Этот метод может привести к персонализированной медицине.
"Во многих отношениях это было святым Граалем для терапии опухолей головного мозга," Leuthardt сказал. "Возможность непрерывно отслеживать изменяющиеся молекулярные процессы опухоли позволяет нам не только лучше диагностировать опухоль в головном мозге, но и отслеживать ее реакцию на различные виды лечения."
"Как только гематоэнцефалический барьер открыт, врачи могут доставлять лекарства к опухоли головного мозга," Чен сказал. "Врачи также могут собирать кровь и определять уровень экспрессии биомаркеров у пациента. Это позволяет им выполнять молекулярные характеристики опухоли головного мозга на основе анализа крови и направлять выбор лечения для отдельных пациентов."
Кроме того, Гэвин Данн, доктор медицинских наук, доцент нейрохирургии, соавтор и лидер в области иммунобиологии рака, планирует использовать эту технику с иммунотерапией, которая предлагает точное лечение, нацеленное на конкретные биомаркеры в головном мозге.
"Этот неинвазивный метод жидкой биопсии с использованием фокусированного ультразвука может быть полезен для долгосрочного мониторинга реакции на лечение рака головного мозга, когда повторные хирургические биопсии ткани могут быть невозможны," Чен сказал. "Между тем, вариации внутри опухолей представляют собой серьезную проблему для исследования биомаркеров рака. Сфокусированный ультразвук может точно нацеливаться на разные места опухоли, тем самым вызывая высвобождение биомаркеров в пространственно-локализованном виде и позволяя нам лучше понять пространственные вариации опухоли и разработать лучшее лечение."
Команда продолжает работать над доработкой процесса. В будущем потребуется интеграция с передовым геномным секвенированием и биоинформатикой, чтобы сделать диагностику еще более точной. Этими усилиями руководят соавторы, доцент медицины Аллегра Петти, и доцент кафедры радиационной онкологии Сяовей Ван.
"Наша текущая работа заключается в оптимизации техники и оценке ее чувствительности и безопасности," Чен сказал.