革命性双重癌症疗法完全消除肿瘤且无明显副作用

作者：Anne Trafton，麻省理工学院，2024年12月21日

资料来源：https://scitechdaily.com/game-changing-dual-cancer-therapy-completely-eradicates-tumors-without-harsh-side-effects/

癌症治疗概念|麻省理工学院的研究人员开发了一种微粒技术，能够在肿瘤部位实施针对性的双重治疗，结合化疗和光疗以减少全身性副作用并提高治疗效果。在小鼠研究中，该方法成功消除了肿瘤，并显著延长了其生存期，效果优于单一疗法。

结合光疗和化疗可能为对抗侵袭性肿瘤提供一种更有效的治疗方法。

晚期癌症患者通常需要承受多轮不同类型的治疗，这些治疗可能带来不良副作用，并不一定能够帮助患者痊愈。

为了为这些患者扩展治疗选择，麻省理工学院的研究人员设计了可以植入肿瘤部位的微小颗粒，这些颗粒能够同时提供热疗和化疗。这种方法可以避免化疗通过静脉注射时常见的副作用，并且两种疗法的协同作用可能比单一疗法更显著延长患者的生存时间。

在一项小鼠研究中，研究人员发现这种疗法在大多数实验动物中完全消除了肿瘤，并显著延长了其生存时间。

“这种技术特别适合控制快速生长的肿瘤，”麻省理工学院综合癌症研究所的首席研究员Ana Jaklenec说。“目标是为缺乏治疗选择的患者提供控制肿瘤生长的手段，从而延长其生命或至少在这一时期改善生活质量。”

这项新研究的资深作者包括麻省理工学院综合癌症研究所的Angela Belcher教授、Robert Langer教授，以及Ana Jaklenec。论文的主要作者是麻省理工学院前博士后Maria Kanelli，研究成果发表在《ACS Nano》期刊上。

双重治疗方法

晚期肿瘤患者通常需要接受包括化疗、手术和放疗在内的多种治疗。光疗是一种新兴的治疗方法，它通过植入或注射颗粒，利用外部激光加热，使其温度升高到足以杀死附近肿瘤细胞，而不会损害其他组织。

目前临床试验中用于光疗的常见材料是金纳米颗粒，它们在接触近红外光时会释放热量。

麻省理工团队希望找到一种方法，能将光疗和化疗结合起来，这样不仅可以简化治疗过程，还有可能产生协同效果。他们选择了一种无机材料——二硫化钼，作为光热治疗剂。这种材料能非常高效地将激光转化为热量，因此可以使用功率较低的激光。

为了制造能够同时提供这两种治疗的微粒，研究人员将二硫化钼纳米片与化疗药物多柔比星（亲水性药物）或紫袍素（疏水性药物）结合。通过将二硫化钼与化疗药物和一种名为聚己内酯的聚合物混合，然后将其干燥成薄膜，并压制成不同形状和尺寸的微粒。

在这项研究中，研究人员设计了边长为200微米的立方颗粒。在注射到肿瘤部位后，这些颗粒会在治疗期间保持在原位。在每个治疗周期中，使用外部近红外激光加热颗粒，该激光可以穿透几毫米到几厘米深的组织，对局部组织产生作用。

“这种平台的优势在于，它可以按需以脉冲方式工作，”Kanelli解释道。“通过肿瘤内注射一次药物颗粒后，可以利用外部激光源激活平台，释放药物，同时实现对肿瘤细胞的热消融。”

为了优化治疗方案，研究人员使用机器学习算法，确定了最佳的激光功率、照射时间和光热治疗剂的浓度。

最终设计的激光治疗周期约为三分钟。在此期间，颗粒会被加热到约50摄氏度，这个温度足以杀死肿瘤细胞。同时，颗粒中的聚合物基质开始熔化，释放其内部包含的部分化疗药物。

“这种机器学习优化的激光系统，能够通过近红外光的深层组织穿透力实现低剂量、局部化学治疗，并结合按需的光热疗法，其协同效应显著降低了传统化疗方案中的全身毒性，”研究论文的第二作者、突破癌症研究员Neelkanth Bardhan表示。

消除肿瘤

研究人员在注射了三阴性乳腺癌细胞的小鼠中测试了这种微粒疗法。在肿瘤形成后，研究人员向每个肿瘤植入约25个微粒，并进行了三次激光治疗，每次治疗间隔三天。

“这是近红外响应材料系统应用的有力证明，”Belcher教授说。她与Bardhan此前曾研究过近红外成像系统在卵巢癌诊断和治疗中的应用。“通过光在特定时间间隔控制药物释放，只需注射一次颗粒剂量，这为更少痛苦的治疗选项奠定了基础，并有望提高患者的治疗依从性。”

接受该疗法的小鼠肿瘤完全被消除，其生存期明显长于仅接受化疗或光疗的小鼠，甚至优于未治疗的小鼠。完成三次治疗的小鼠效果远好于仅接受一次激光治疗的小鼠。

用于制造颗粒的聚合物是生物相容性的，已获得FDA批准用于医疗器械。研究人员希望在更大的动物模型中测试这些颗粒，并最终在临床试验中进行评估。他们预计，这种疗法可适用于任何类型的实体肿瘤，包括转移性肿瘤。

参考文献：
“基于机器学习优化的近红外响应二硫化钼微粒系统在乳腺癌模型中的脉冲光热化学治疗”
发表于《ACS Nano》，作者：Maria Kanelli等人，2024年10月27日。
DOI: 10.1021/acsnano.4c07843

本研究由Bodossaki基金会、Onassis基金会、Mazumdar-Shaw国际肿瘤学奖学金、国家癌症研究所奖学金和国家癌症研究所Koch研究所支持资助。