全球首例——加拿大科学家成功无创突破血脑屏障

日期: 2015年11月30日


    

 

近日,加拿大科学家宣布,他们利用以色列InSightec公司研制的磁共振引导聚焦超声设备(ExAblate MRgFUS)突破了大脑的血脑屏障,从而能够在不进行手术的情况下,提高多种脑部疾病的治疗水平,例如脑肿瘤、帕金森氏症,和阿尔茨海默氏症等,此举对神经科学领域意义重大。

 

19世纪末,科学家保罗用做染色剂苯胺给器官染色观察组织结构时发现:通过血管注射染料的话,身体中的大多数器官都会被染色,但是唯独脑细胞会维持原样,无论怎么重复,都是如此。当时保罗认为,这或许脑细胞没法吸收足够多的染料相关。

 

多年之后,保罗的学生,埃德温突发奇想,既然血管注射无法让脑部染色,那倘若直接将染料注射到脑子里,脑细胞是否会吸收足够的染料?于是他把染料直接注射在了脊髓液里,而后奇妙的事情发生了——脑细胞被染上了色,但是身体的其他部分还保持着原样。就像有什么东西,挡在了大脑和身体中间。由于当时科技条件的限制,科学家普遍认为该现象是大脑周边细密的血管造成的。

 

后来,一位柏林的医生莱万多夫斯基,将这层屏障命名为Blood Brain Barrier(血脑屏障)。后续的研究发现,血脑屏障实际上是几种细胞紧密结合的产物,其功能也远比阻挡染料要强大。它保护了整个脑组织,除了氧气、二氧化碳、葡萄糖等人体必需品,绝大多数物质都无法透过这层屏障。

 

在漫漫的进化长河中,血脑屏障给予了人类无限的保护,维持了中枢神经相对稳定的状态,使得大脑免受伤害。但是当大脑生病的时候,血脑屏障反而变成了累赘:脑部肿瘤,帕金森,阿兹海默,精神分裂……很多机理上对它们有效的药物,都被会血脑屏障无情的拒之门外,通俗地说,多数药物由于“体型”或者“体质”的原因,都无法越过血脑屏障。

 

因此,只有一些特别设计的药物,通过类似“易容术”的改造透过屏障,渗透进大脑。但是这些药物的体量有限,一些化疗药,在最佳的情况下,也只能渗透进20%,有效性并不高。而且,易容术的适用范围比较窄,并不是所有药物都能靠整容蒙骗过关血脑屏障,就这样,如何通过“血脑屏障”成为了每一个研究神经类药物的研究者的噩梦。 

 

那,不从药物设计上入手,直接物理上拆掉或者跨过这个屏障可以不可以呢?这样的解决方案是有的: 比如手术埋入、穿刺……但是这些侵入性的方法无法避免的会造成疼痛,甚至需要医用吗啡来缓解。

 

那有没有什么无创的办法呢?怎样可以无创的,突破血脑屏障呢?

 

近日,加拿大Sunnybrook健康科学中心的科学家采用聚焦超声技术,在无创情况下使化疗药物成功通过血脑屏障,到达肿瘤位置。目前该研究已在一例患者身上取得了成功,这在全球尚属首例。医生们将含有标记物的药物,被成功释放在了靶点上,该项突破是神经疾病治疗领域的的重大利好。无创、定点、可恢复的透过血脑屏障给药,是无数医生梦寐以求的。

 

试验对象,今年 56 岁,被诊断为脑胶质瘤

 

新技术实施过程:

 

  1. 将化疗药物通过微小气泡注入到该患者血液里,气泡药物混合体会随着血流到达全身各处,包括脑组织。

 微小气泡注入血液里

 

  1. 患者配戴立体定位神经系统的超声波发射器

 

 患者头戴立体定位神经系统的超声波发射器

 

  1. 研究人员借助磁共振引导聚焦超声设备精准发射高强度聚焦超声束。

 

 超声束投射下,血脑屏障打开

 

超声波投射在这些微小的气泡上,可以使它们震动,震动的气泡每秒钟扩张 - 收缩达 20 万次,迫使构成血脑屏障的内皮细胞分开。

 

  1. 血液中的化疗药物便可从间隙中穿过,到达肿瘤细胞附近。

 

 MR 证实药物穿透血脑屏障至肿瘤附近

 

值得一提的是,这一血脑屏障的开放只是暂时的,大约 12 小时之后,开放的血脑屏障会逐渐关闭,恢复正常。

 

 痊愈后的患者与医护人员合影

 

聚焦超声基金会主席 Neal Kassell 认为,打破这一屏障将为治疗脑部疾病开辟一个新的前沿领域。这种使药物无创突破血脑屏障的超声波方法,也许可以用于包括帕金森病、阿茨海默氏症等疾病的治疗。

 

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本文转载自生物探索,赛业生物特别分享。

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