Een combinatie van echografie en nanobellen maakt het mogelijk kankerachtige tumoren te vernietigen zonder invasieve behandelingen

Histologische microfoto’s van controle- en behandelde groepen. (A) Sham-tumor, (B) Tumor behandeld met laagfrequente ultrageluid (VS) alleen, (C) Tumor behandeld met laagfrequente US 10 min na systemische injectie van microbellen en (D) Tumor behandeld met laagfrequente US 10 min na systemische injectie van nanobellen. Schaalbalken zijn 1 mm voor tumordwarsdoorsneden en 200 μm voor 10x vergrote beelden. Credit: Nanoschaal (2022). DOI: 10.1039/D2NR01367C

Een nieuwe technologie die is ontwikkeld aan de Universiteit van Tel Aviv maakt het mogelijk om kankertumoren gericht te vernietigen, door een combinatie van ultrageluid en het injecteren van nanobellen in de bloedbaan. Volgens het onderzoeksteam maakt deze nieuwste technologie, in tegenstelling tot invasieve behandelmethoden of het injecteren van microbellen in de tumor zelf, de vernietiging van de tumor op een niet-invasieve manier mogelijk.

De studie werd uitgevoerd onder leiding van promovendus Mike Bismuth van het laboratorium van Dr. Tali Ilovitsh aan de afdeling Biomedische Technologie van de Universiteit van Tel Aviv, in samenwerking met Dr. Dov Hershkovitz van de afdeling Pathologie. Prof. Agata Exner van Case Western Reserve University in Cleveland nam ook deel aan het onderzoek. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Nanoschaal.

Dr. Tali Ilovitsh zegt dat hun “nieuwe technologie het op een relatief eenvoudige manier mogelijk maakt om nanobellen in de bloedbaan te injecteren, die vervolgens samenkomen in het gebied van de kankergezwel. Daarna exploderen we met behulp van een laagfrequente echografie de nanobellen, en daarmee de tumor.”

De onderzoekers leggen uit dat de gangbare methode van kankerbehandeling tegenwoordig bestaat uit chirurgische verwijdering van de tumor in combinatie met complementaire behandelingen zoals chemotherapie en immunotherapie. Therapeutische echografie om de kankergezwel te vernietigen is een niet-invasief alternatief voor chirurgie.

Deze methode heeft zowel voor- als nadelen. Enerzijds maakt het lokale en gerichte behandeling mogelijk; het gebruik van ultrageluid met hoge intensiteit kan thermische of mechanische effecten produceren door krachtige akoestische energie af te geven aan een brandpunt met hoge ruimtelijk-temporele precisie. Deze methode is gebruikt om solide tumoren diep in het lichaam effectief te behandelen. Bovendien maakt het het mogelijk patiënten te behandelen die ongeschikt zijn voor een tumorresectie. Het nadeel is echter dat de hitte en hoge intensiteit van de ultrasone golven de weefsels nabij de tumor kunnen beschadigen.

In de huidige studie probeerden Dr. Ilovitsh en haar team dit probleem op te lossen. In het experiment, waarbij gebruik werd gemaakt van een diermodel, konden de onderzoekers de tumor vernietigen door nanobellen in de bloedbaan te injecteren (in tegenstelling tot wat tot nu toe het geval was, namelijk het lokaal injecteren van microbellen in de tumor zelf), in combinatie met laagfrequente ultrasone golven, met minimale off-target effecten.

Dr. Ilovitsh zegt: “De combinatie van nanobellen en laagfrequente ultrasone golven zorgt voor een meer specifieke gerichtheid op het gebied van de tumor en vermindert de toxiciteit buiten het doel. Het toepassen van de lage frequentie op de nanobellen veroorzaakt hun extreme zwelling en explosie, zelfs bij lage druk. Dit maakt het mogelijk om de tumoren mechanisch te vernietigen bij lage drukdrempels. Onze methode heeft de voordelen van ultrageluid, in die zin dat het veilig, kosteneffectief en klinisch beschikbaar is, en daarnaast het gebruik van nanobubbles vergemakkelijkt het richten op tumoren omdat ze kunnen worden waargenomen met behulp van echografie.”

Dr. Ilovitsh voegt eraan toe dat het gebruik van laagfrequente echografie ook de penetratiediepte vergroot, vervorming en verzwakking minimaliseert en het brandpunt vergroot. “Dit kan helpen bij de behandeling van tumoren die zich diep in het lichaam bevinden, en daarnaast de behandeling van grotere tumorvolumes vergemakkelijken. effectief bij andere soorten tumoren, en in de toekomst ook bij mensen.”

Keren Primor Cohen, CEO van Ramot, voegt eraan toe dat “Ramot – Tel Aviv University Tech Transfer Company verschillende patenten heeft aangevraagd om deze technologie en de toepassing ervan te beschermen. Wij geloven in het commerciële potentieel van deze baanbrekende technologie bij de behandeling van kanker, en we zijn in contact met verschillende toonaangevende bedrijven in Israël en in het buitenland om het te promoten.”