Ultralyd beskadiger selektivt kræftceller, når de er indstillet til korrekte frekvenser

Læger har brugt fokuseret ultralyd til at ødelægge tumorer uden invasiv kirurgi i nogen tid. Imidlertid, den terapeutiske ultralyd, der bruges i klinikker i dag, skader vilkårligt både kræft og raske celler.

De fleste former for ultralydsbaserede terapier bruger enten højintensitetsstråler til at opvarme og ødelægge celler eller specielle kontrastmidler, der injiceres før ultralyd, som kan splintre nærliggende celler. Varme kan skade sunde celler såvel som kræftceller, og kontrastmidler virker kun for et mindretal af tumorer.

Forskere ved California Institute of Technology og City of Hope Beckman Research Institute har udviklet en ultralydstilgang med lav intensitet, der udnytter tumorcellernes unikke fysiske og strukturelle egenskaber til at målrette dem og give en mere selektiv, sikrere mulighed. Ved at nedskalere intensiteten og omhyggeligt indstille frekvensen til at matche målcellerne, gruppen var i stand til at bryde adskillige typer kræftceller fra hinanden uden at skade raske blodceller.

Deres resultater, rapporteret i Anvendt fysik bogstaver , er et nyt skridt i det nye område kaldet oncotripsy, udskillelse og drab af kræftceller baseret på deres fysiske egenskaber.

"Dette projekt viser, at ultralyd kan bruges til at målrette kræftceller baseret på deres mekaniske egenskaber, " sagde David Mittelstein, hovedforfatter på papiret. "Dette er et spændende proof of concept for en ny form for kræftbehandling, der ikke kræver, at kræften har unikke molekylære markører eller skal være placeret adskilt fra raske celler, der skal målrettes."

Et solidt mekaniklaboratorium hos Caltech udviklede først teorien om oncotripsy, baseret på ideen om, at celler er sårbare over for ultralyd ved bestemte frekvenser - som hvordan en trænet sanger kan knuse et vinglas ved at synge en bestemt tone.

Caltech-teamet fandt ved visse frekvenser, lav-intensitet ultralyd fik celleskelettet af kræftceller til at nedbryde, mens nærliggende raske celler var uskadte.

"Bare ved at indstille stimuleringsfrekvensen, vi så en dramatisk forskel i, hvordan kræft og raske celler reagerede, " sagde Mittelstein. "Der er mange spørgsmål tilbage at undersøge om den præcise mekanisme, men vores resultater er meget opmuntrende."

Forskerne håber, at deres arbejde vil inspirere andre til at udforske oncotripsy som en behandling, der en dag kan bruges sammen med kemoterapi, immunterapi, stråling og kirurgi. De planlægger at få en bedre forståelse af, hvad der specifikt sker i en celle, der er påvirket af denne form for ultralyd.