关闭靶向脑胶质母细胞瘤的循环

“闭环”已成为商界的行话陈词滥调之一。但在癌症免疫疗法的世界里，闭环可能是一项创新，可以为难以治疗的脑癌(称为胶质母细胞瘤)开启强大的疗法。

佐治亚理工学院和埃默里大学的研究人员开发了一种系统，该系统使用超声诱导的微泡来帮助强大的免疫疗法靶向脑肿瘤，并开发了一种自定义算法来不断微调气泡以获得最大影响。

他们的闭环控制聚焦超声系统被证明可有效提高小鼠模型的存活率，包括至少在一种情况下根除整个肿瘤。他们在 11 月 18 日的《科学进展》杂志上描述了他们的方法。

“通过闭环聚焦超声，我们观察到抗 PD-1 递送在统计学上显着改善，这是我们用于免疫治疗的抗体。我们还在生存研究中观察到联合治疗的疗效提高，”Hohyun“Henry “李，博士。George W. Woodruff 机械工程学院的学生和该论文的第一作者。

“最近的研究表明，聚焦超声与微泡相结合可以增强这种免疫治疗技术。我们开发了一种算法来控制聚焦超声，以最大限度地发挥这两种技术的综合作用。”

PD-1 是免疫系统 T 细胞上的一种关键蛋白，可作为关闭开关，防止 T 细胞错误地攻击正常、健康的细胞。然而，有时 PD-1 会阻止 T 细胞靶向癌细胞。不受身体免疫系统的影响，这些细胞可以增殖。

抗 PD-1 药物阻止蛋白质关闭 T 细胞，使它们能够攻击肿瘤。它们已成为一种强大的武器，尤其是对付黑色素瘤和一些肺癌，但它们对脑瘤的有效性一直令人失望——部分原因是通过血脑屏障输送药物是一项重大挑战。

Lee 与副教授 Costas Arvanitis 开发的系统旨在使用直径为千分之一毫米的微小气泡使抗 PD-1 疗法穿过血脑屏障并进入肿瘤微环境。聚焦超声导致气泡振荡，迫使血脑屏障打开，使治疗剂可以到达肿瘤。

研究人员在这项研究中的关键创新是一种算法，该算法不断测量气泡的回声以保持最佳力，同时跟踪气泡浓度而不损伤血管。这就是闭环：该算法接收有关微泡的恒定数据流并进行相应调整。其他微泡系统缺乏这种控制水平。

“我们需要真正调整我们用超声波以非常非常高的精度施加到这些气泡上的压力或力，这就是亨利所做的，”伍德拉夫学院和华莱士 H 联合任命的 Arvanitis 说。 . 库尔特生物医学工程系。“如果我们有较低的振动，我们将不会有预期的效果。如果我们有更高的水平，我们可能会造成损害。这实际上是关于调整气泡半径的这些微观到纳米级的变化，并完全无创地进行。”

研究人员创建了一种聚焦超声系统，该系统使用微泡为抗 PD-1 免疫治疗药物开辟一条通路到达脑肿瘤。他们设计了一种算法，该算法接收有关微泡的持续数据流，并相应地进行调整以获得最佳效果。其他微泡系统缺乏这种控制水平。

Arvanitis 说，该团队系统的适应性提高了安全性，并能够为任何潜在患者微调疗法。该算法能够检测到表明存在问题的信号并进行调整，在动态环境中维持恰到好处的微泡振荡，在这种动态环境中，稳定性和剧烈气泡崩溃之间的界限很窄。

“关闭循环并实时跟踪气泡动力学对于这项研究和转移到临床至关重要，每次你都有一个新患者和一个新病例，”Arvanitis 说。“当我们与诊所的同事交谈时，他们告诉我们你有很多限制，你真的需要在不影响安全性和有效性的情况下快速做出决定。这就是这个控制器能够提供的。”

该论文的其他贡献者包括伍德拉夫学院教授 F. Levent Degertekin、博士后研究员 Yutong Guo、埃默里微生物学和免疫学系的博士后研究员 James L. Ross 以及麻省总医院的 Scott Schoen。

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