城大研发以超声波激活的抗癌化疗 为深层肿瘤治疗带来新方向
现时的癌症化疗往往会殃及周边的正常细胞，带来连串不良反应。香港城市大学（城大）领导的研究团队，最近便研发出由超声波激活的“声敏化疗”（sono-sensitised chemotherapy，简称SSCT），不但提升化疗用药的定位准确度，其穿透组织的能力更达到以厘米级计算的深度，有助治疗位于更深层的肿瘤，并减少因治疗所引致的副作用。
带领研究的城大化学系朱光宇教授说：“现时透过以光激活的癌症化疗，可透过针对性的定点治疗，成功提升化疗效果及减少不良反应。不过，这种非入侵疗法的穿透组织能力较弱，再加上光有较高的散射特质，以致未能配合深层肿瘤治疗的需要。”
为了克服上述困难，由朱教授与生物医学工程学系王立代副教授共同领导的研究团队，最近研发了一项名为“声敏化疗”的新技术，不但开发了可由超声波激活的新型抗癌前药——cyaninplatin，并为此项新型疗法度身订造了一套聚焦式的超声波系统（focused ultrasound system, FUS）。
Cyaninplatin是一种小分子四价铂（platinum (IV)）抗癌前药（“前药”又称“前体药物”，意即在体内被激活后才发挥药效的化合物），由经过改良、可疗诊合一的铂（Pt）配合物和四价卡铂（carboplatin-based Pt(IV)）的分子结构为基础所组成。它能够在肿瘤区域积聚，当被超声波激活后，便由前药还原为典型的化疗抗癌药物卡铂（carboplatin）。透过聚焦式超声波激活药效，用药的定位和所需时间都在可控范围，意味着声敏化疗可直接针对癌细胞的所在位置。
研究团队的实验便发现，经超声波激活的cyaninplatin可有效引发癌细胞氧化，导致线粒体DNA受损和细胞死亡。
王教授说：“今次研究另一令人振奋的部分，是我们成功利用超声波组织穿透能力强的特性，来激活化疗小分子药物。”过往有研究指出，由近红外光激活前药的光活化治疗，只能于以毫米计的深度范围发挥效用，当癌细胞被厚厚的身体组织覆盖时，其治疗能力则强差人意。但团队结合特制的聚焦式超声波系统，使由超声波激活cyaninplatin的抗癌化疗，成功在一厘米的组织覆盖下，把癌细胞存活率减少51%，而在两厘米组织下仍可把癌细胞存活率减少33%。
“我们设计的聚焦式超声波系统，可进一步协助声敏化疗成为精准的肿瘤治疗方案。”王教授补充说：“新系统可控制超声波聚焦在特定的八毫米范围内，因此能将高聚焦的超声波能量集中在极微小的范围，并激活相应的抗癌前药，从而提供一种有效、又能减少副作用的治疗方案。”
同时，新研发的抗癌前药具萤光特性，使它可充当“多重成像造影剂”（multi-imaging contrast agent），能够以半立体方式重塑可视化的肿瘤影像，为化疗提供更准确的参考指引，以便在肿瘤上确认超声波的聚焦定位和监察所需的药物累积时间。
为进一步了解声敏化疗的治疗效用，研究团队将非活化的cyaninplatin注入带有肿瘤的小鼠体内。经过六日内的四次治疗，由超声波激活的cyaninplatin显著地抑制了小鼠的肿瘤生长，当中有两个肿瘤更被完全消除；反观未经治疗的小鼠对照组别，体内肿瘤并未受到任何抑制，甚至继续生长。
另一方面，经超声波激活的抗癌前药，不但降低了肿瘤的扩散因子至24%，防止癌症复发的潜在风险；治疗过程当中，实验小鼠亦无出现体重减轻、行为异常或主要器官受损的情况。
朱教授说：“这一种由超声波激活的抗癌前药，可进一步进行癌症治疗的临床前或临床研究。今次的研究结果可为癌症治疗提供新的发展方向，并拓展医学用超声波的应用范畴。”
上述研究结果已于科学期刊《科学进展》（Science Advances）上发表，题为〈An Ultrasound-Activatable Platinum Prodrug for Sono-Sensitized Chemotherapy〉。
论文的共同第一作者为城大化学系博士生刘功远先生和之前于生物医学工程学系任博士后的张雅超博士。通讯作者是朱教授和王教授。研究得到香港研究资助局、国家自然科学基金委员会以及深圳市科技创新委员会资助进行。