Опухоли мозга могут оказаться более восприимчивыми к адресной доставке лекарств с помощью звуковых волн, чем здоровая мозговая ткань. К такому выводу пришли исследователи, изучавшие действие фокусированного ультразвука на глиомы у лабораторных мышей. Результаты пока нельзя напрямую переносить на пациентов, однако они уменьшают опасения, что изменения сосудов внутри опухоли будут мешать новой технологии.
Как защитный барьер мешает лечению опухолей
Глиомы — это группа первичных опухолей мозга, которые развиваются из клеток, поддерживающих работу нервной ткани. К ним относится глиобластома — одна из наиболее агрессивных и трудноизлечимых опухолей центральной нервной системы.
Одна из главных проблем лечения глиобластомы заключается в том, что многие лекарственные молекулы плохо проникают из крови в мозг. Этому препятствует гематоэнцефалический барьер — естественная система защиты, образованная плотно соединенными клетками стенок кровеносных сосудов. Она не позволяет токсинам и возбудителям инфекций свободно попадать в мозговую ткань, но одновременно ограничивает доставку противоопухолевых препаратов.
Внутри глиом структура этого барьера нарушается. Однако изменения происходят неравномерно: в одних участках сосуды становятся более проницаемыми, а в других сохраняют защитные свойства. Из-за такой неоднородности было неясно, насколько предсказуемо фокусированный ультразвук сможет доставлять препараты непосредственно в опухоль.
Зачем нужны микропузырьки
Исследователи из системы здравоохранения Университета Вирджинии (University of Virginia) применили технологию, сочетающую фокусированный ультразвук и микропузырьки.
Микропузырьки — это крошечные заполненные газом оболочки, которые вводят в кровоток. Под действием точно направленных ультразвуковых волн они начинают колебаться. Эти колебания на короткое время ослабляют плотные соединения между клетками сосудистой стенки, благодаря чему лекарственные молекулы могут проникнуть через гематоэнцефалический барьер.
Воздействие проводится без разреза черепа. При этом барьер открывается только в выбранной области и на непродолжительное время, что потенциально позволяет уменьшить влияние препарата на здоровые ткани.
Опухоль не препятствовала доставке веществ
Команда под руководством Ричарда Прайса (Richard J. Price) изучила, как молекулы разных размеров проникают в здоровую ткань мозга и глиомы мышей после воздействия фокусированного ультразвука.
Для измерений исследователи использовали магнитно-резонансную томографию (МРТ) и количественное картирование магнитной восприимчивости. Этот метод позволяет оценивать распределение веществ в тканях по тому, как они изменяют локальное магнитное поле.
Подход разработали Уилсон Миллер (G. Wilson Miller) и аспирант Мэттью Хок (Matthew R. Hoch). По словам авторов, ранее такую методику визуализации не применяли совместно с фокусированным ультразвуком для столь подробной оценки доставки лекарственных молекул.
Результаты показали, что опухолевая среда не ухудшала проникновение веществ. Более того, в некоторых случаях доставка в глиому была эффективнее, чем в неизмененную мозговую ткань.
Размер молекул имеет значение
Ученые также обнаружили, что эффективность доставки зависела от размера молекул.
Очень маленькие молекулы проникали в ткань менее эффективно, чем молекулы среднего размера. В то же время наиболее крупные из исследованных соединений также распространялись хуже.
Таким образом, наиболее подходящим оказался промежуточный диапазон размеров. Авторы сравнили его с принципом «золотой середины»: молекула должна быть достаточно крупной, чтобы удерживаться в области воздействия, но не настолько большой, чтобы ей было трудно пройти через временно открытый барьер.
Эти сведения могут помочь при выборе препаратов, наночастиц и средств генной терапии для будущих исследований.
Возможности для генной и иммунной терапии
Ричард Прайс (Richard J. Price) считает, что новая технология может оказаться особенно полезной для доставки методов генной терапии. Такие методы используют генетический материал, чтобы изменить работу клеток, восстановить нарушенные функции или сделать опухоль более восприимчивой к лечению.
Фокусированный ультразвук также изучают как способ повысить эффективность иммунотерапии — лечения, которое помогает иммунной системе распознавать и уничтожать опухолевые клетки.
Для развития этого направления в 2022 году при Университете Вирджинии (University of Virginia) был открыт Центр иммунотерапии рака с применением фокусированного ультразвука.
Исследовательская инфраструктура университета была дополнена системой фокусированного ультразвука под контролем магнитно-резонансной томографии. Она позволяет одновременно направлять воздействие на выбранный участок мозга и наблюдать за распределением доставляемого вещества.
По словам Джеймса Стоуна (James Stone), сочетание лечения и высокоточного наблюдения поможет быстрее определить оптимальные параметры доставки препаратов в опухоли мозга.
Что означают результаты
Исследование проводилось на мышах, поэтому пока неизвестно, будет ли технология столь же эффективна и безопасна для людей. Ученым предстоит определить оптимальную интенсивность ультразвука, продолжительность воздействия, дозировку микропузырьков и характеристики лекарственных молекул.
Кроме того, повышение проникновения вещества в опухоль еще не означает, что лечение обязательно замедлит ее рост или увеличит продолжительность жизни. Для этого потребуются отдельные исследования конкретных препаратов, а затем клинические испытания с участием пациентов.
Тем не менее работа показывает, что нарушенная структура сосудов глиомы, вероятно, не является препятствием для фокусированного ультразвука. Это важный шаг к созданию методов, позволяющих доставлять противоопухолевые препараты именно туда, где они необходимы.
О других способах изучения распространения агрессивных опухолей мозга можно прочитать в материале «Учёные обнаружили скрытые маршруты глиобластомы: жидкость как подсказка хирургу».
Литература
Hoch M. R., Breza V. R., Miller G. W., Price R. J. Quantitative Susceptibility Mapping Shows Size-dependent Focused Ultrasound–mediated Therapeutic Delivery to Naive Brain and Gliomas in Mice // Radiology. 2026. DOI: 10.1148/radiol.251005.