生物医药工程师用ECT电疗摧毁癌细胞

参与此项目的生物医药工程师

来自美国弗吉尼亚理工和加州大学伯克利分校的一个生物医药工程师队伍开发出一种能用于治疗癌症的微侵入性方法，并且他们表示开始进行对前列腺癌患者的临床实验。

这种称为irreversible electroporation(IRE,移位电穿孔电疗)的过程是弗吉尼亚理工的Rafael V. Davalos工程师和加州大学的生物工程教授Boris Rubinsky发明的。

　　当细胞置于非常低的低频电场中，细胞膜就变得具有通透性，能让外界的分子扩散进细胞内，这一现象称为移位电穿孔电疗法。运用这一技术，许多物质，包括DNA、RNA、蛋白质、药物、抗体和荧光探针都能载入细胞。此外，电穿孔电疗能作为一种基因转导方法，目前已被广泛用于各种细胞类型，包括细菌、酵母、植物和动物细胞；而且，它还能作为注射方法(称为电注射)，把各种外源物质引入活细胞。与其他常用的导入外源物质的方法相比，电穿孔电疗具有很多优点。首先，不必象显微注射那样使用玻璃针，不需要技术培训和昂贵的设备，可以一次对成百万的细胞进行电疗注射。第二，与用化学物质相比，电穿孔电疗几乎没有生物或化学副作用。第三，因为电穿孔电疗是一种物理方法，较少依赖细胞类型，因而应用广泛。实际上，对大多数细胞类型，用电穿孔电疗法基因的转移效率比化学方法高得多。

　　电穿孔电疗法(electroporation)现象在数十年前就为人所知。这种作用能增加细胞的渗透性，可使细胞从可逆行的开口转为不可逆性的开启，此后细胞将会死亡。Davalos和Rubinsky正式利用这种不可逆的概念来对付癌细胞。

　　IRE利用由放置在体内或身体周围的小电极禅师的雷电超低频率使肿瘤细胞发生不可以的开口，从而达到消除肿瘤的效果。Davalos是2008年Hispanic  Engineer National Achievement奖最有前途工程师或科学家奖的得主。这种新的杀肿瘤细胞方法在特定组织的细胞中开了一个永久性的孔。这种开口最终导致细胞死亡而无需使用副作用较严重的化疗药物。

　　研究人员成功地利用ECT电疗在雄性Sprague Dawley大鼠肝脏中消除肿瘤组织。Davalos解释说，“我们没有使用任何药物，这些细胞就被摧毁了，而且血管结构并没有被破坏。”

　　肿瘤专家已经在尝试利用热或冷冻过程等不同方法来破坏肿瘤，但是目前的这些技术同时会损伤健康组织或残留恶性细胞。而Davalos和Rubinsky所使用的ECT电疗方法则能够调节电流，从而可靠地杀死靶标细胞。Davalos表示，这种细胞级分辨率的对靶向区域的精确“杀戮”不会英雄到周围组织或附近的血管。

　　在弗吉尼亚理工，Davalos掌管多学科生物电机械系统实验室，该实验室是大学关键技术和应用科学研究所的一部分。该实验室的其他相关研究计划还包括研究如何利用细胞的物理和电学特征，从而增加对ECT电疗潜力的了解。

　　研究证实ECT电疗具有成为一种治疗癌症的微侵入性、价格便宜的外科技术的潜力。这种技术的一个显著特定就是应用简单，不会受到局部血流的影响，并且能够使用电阻X线断层扫描技术来监督和控制。Davalos表示，他和其他研究人员将会继续努力使这种有潜力的方法早日用于治疗癌症。

　　癌症是人类健康的大敌，自1970年以来，我国癌症死亡人数一直呈持续增长趋势。目前，我国每死亡5人，即有1人死于癌症；在0岁～64岁国民中，每死亡4人，即有1人死于癌症；癌症位居国人各类死因首位，尤以西部和农村地区增长明显。