城大研發以超聲波激活的抗癌化療 為深層腫瘤治療帶來新方向
image: 新研發的cyaninplatin是一種複合化學物，由經過改良、對超聲波反應靈敏兼療診合一的鉑（Pt）配合物和四價卡鉑（carboplatin）的分子結構為基礎所組成。 view more
Credit: 香港城市大學
現時的癌症化療往往會殃及周邊的正常細胞，帶來連串不良反應。香港城市大學（城大）領導的研究團隊，最近便研發出由超聲波激活的「聲敏化療」（sono-sensitised chemotherapy，簡稱SSCT），不但提升化療用藥的定位準確度，其穿透組織的能力更達到以厘米級的深度，有助治療位於更深層的腫瘤，並減少因治療所引致的副作用。
帶領研究的城大化學系朱光宇教授說：「現時透過以光激活的癌症化療，可透過針對性的定點治療，成功提升化療效果及減少不良反應。不過，這種非入侵療法的穿透組織能力較弱，再加上光有較高的散射特質，以致未能配合深層腫瘤治療的需要。」
為了克服上述困難，由朱教授與生物醫學工程學系王立代副教授共同領導的研究團隊，最近研發了一項名為「聲敏化療」的新技術，不但開發了可由超聲波激活的新型抗癌前藥——cyaninplatin，並為此項新型療法度身訂造了一套聚焦式的超聲波系統（focused ultrasound system, FUS）。
Cyaninplatin是一種小分子四價鉑（platinum (IV)）抗癌前藥（「前藥」又稱「前體藥物」，意即在體內被激活後才發揮藥效的化合物），由經過改良、可療診合一的鉑（Pt）配合物和四價卡鉑（carboplatin-based Pt(IV)）的分子結構為基礎所組成。它能夠在腫瘤區域積聚，當被超聲波激活後，便由前藥還原為典型的化療抗癌藥物卡鉑（carboplatin）。透過聚焦式超聲波激活藥效，用藥的定位和所需時間都在可控範圍，意味着聲敏化療可直接針對癌細胞的所在位置。
研究團隊的實驗便發現，經超聲波激活的cyaninplatin可有效引發癌細胞氧化，導致線粒體DNA受損和細胞死亡。
王教授說：「今次研究另一令人振奮的部分，是我們成功利用超聲波組織穿透能力強的特性，來激活化療小分子藥物。」過往有研究指出，由近紅外光激活前藥的光活化治療，只能於以毫米計的深度範圍發揮效用，當癌細胞被厚厚的身體組織覆蓋時，其治療能力則強差人意。但團隊結合特製的聚焦式超聲波系統，使由超聲波激活cyaninplatin的抗癌化療，成功在一厘米的組織覆蓋下，把癌細胞存活率減少51%，而在兩厘米組織下仍可把癌細胞存活率減少33%。
「我們設計的聚焦式超聲波系統，可進一步協助聲敏化療成為精準的腫瘤治療方案。」王教授補充說：「新系統可控制超聲波聚焦在特定的八毫米範圍內，因此能將高聚焦的超聲波能量集中在極微小的範圍，並激活相應的抗癌前藥，從而提供一種有效、又能減少副作用的治療方案。」
同時，新研發的抗癌前藥具螢光特性，使它可充當「多重成像造影劑」（multi-imaging contrast agent），能夠以半立體方式重塑可視化的腫瘤影像，為化療提供更準確的參考指引，以便在腫瘤上確認超聲波的聚焦定位和監察所需的藥物累積時間。
為進一步了解聲敏化療的治療效用，研究團隊將非活化的cyaninplatin注入帶有腫瘤的小鼠體內。經過六日內的四次治療，由超聲波激活的cyaninplatin顯著地抑制了小鼠的腫瘤生長，當中有兩個腫瘤更被完全消除；反觀未經治療的小鼠對照組別，體內腫瘤並未受到任何抑制，甚至繼續生長。
另一方面，經超聲波激活的抗癌前藥，不但降低了腫瘤的擴散因子至24%，防止癌症復發的潛在風險；治療過程當中，實驗小鼠亦無出現體重減輕、行為異常或主要器官受損的情況。
朱教授說：「這一種由超聲波激活的抗癌前藥，可進一步擴展，進行癌症治療的臨床前或臨床研究。今次的研究結果可為癌症治療提供新的發展方向，並拓展醫學用超聲波的應用範疇。」
上述研究結果已於科學期刊《科學進展》（Science Advances）上發表，題為〈An Ultrasound-Activatable Platinum Prodrug for Sono-Sensitized Chemotherapy〉。
論文的共同第一作者為城大化學系博士生劉功遠先生和之前於生物醫學工程學系任博士後的張雅超博士。通訊作者是朱教授和王教授。研究得到香港研究資助局、國家自然科學基金委員會以及深圳市科技創新委員會資助進行。