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 и прикладных наук и радиационной онкологии в Медицинской школе, сказал, что, хотя исследователи уже узнали, как доставить лекарство через гематоэнцефалический барьер в мозг через кровоток, нет. one – до сих пор – нашел способ высвобождать специфичные для опухоли биомаркеры – в данном случае информационную РНК (мРНК) – из мозга в кровь.
«Я вижу четкий путь для клинического воплощения этой техники», – 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.
Получив цель – в данном случае опухоль головного мозга – исследователи ввели микропузырьки, которые перемещаются 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», – сказал Лойтхардт. «Возможность постоянно 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», – сказал Чен. «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 медицины, доцент нейрохирургии, соавтор и лидер в области иммунобиологии рака, планирует использовать этот метод 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 мозга, когда повторные хирургические биопсии ткани могут быть невозможны», – сказал Чен. “Между тем, различия в опухолях представляют собой серьезную проблему для исследований 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 расширенными функциями геномного секвенирования и биоинформатики, чтобы сделать диагностику еще более точной. Этими усилиями руководят соавторы, доцент медицины Аллегра Петти, и доцент кафедры радиационной онкологии Сяовей Ван.
«Наша текущая работа – оптимизировать методику и оценить ее чувствительность и безопасность», – сказал Чен.