تعمل الموجات فوق الصوتية المقترنة بالجسيمات النانوية المهتزة على تليين أنسجة الورم مما يحسن توصيل الدواء

يعد السرطان أحد الأسباب الرئيسية للوفاة في الولايات المتحدة، ويأتي في المرتبة الثانية بعد أمراض القلب. لكن طريقة جديدة لعلاج السرطان من الباحثين في جامعة كولورادو بولدر تستخدم الموجات الصوتية لتليين الأورام ويمكن أن تكون أداة فعالة ضد المرض.

العلاج الكيميائي يمكن أن يساعد في علاج العديد من أنواع السرطان. تهدف الأدوية الكيماوية إلى تعطيل أو تدمير الخلايا السرطانية، التي تميل إلى النمو والانقسام بسرعة. لكن الأدوية ليست فعالة دائمًا، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن أنسجة الورم يمكن أن تكون كثيفة جدًا بحيث لا تتمكن الأدوية من اختراق الطبقات الداخلية للخلايا. يمكن للأدوية الكيماوية أيضًا أن تلحق الضرر بالخلايا السليمة وتسبب آثارًا جانبية غير سارة.

وفي دراسة نشرت في المجلة مواد النانو التطبيقية من ACS، استخدم فريق من الباحثين بقيادة شين كاري، طالب الهندسة السابق في جامعة كاليفورنيا بولدر، أداتين للقيام بذلك تليين الأورام. لقد قاموا بربط الموجات فوق الصوتية عالية التردد بنوع من الجسيمات المستجيبة للصوت لتقليل محتوى البروتين في الأورام.

وقال أندرو جودوين، كبير مؤلفي الدراسة والأستاذ المشارك في قسم الهندسة الكيميائية والبيولوجية بجامعة كاليفورنيا في بولدر، إن تليين الأورام بهذه الطريقة يمكن أن يزيد من احتمالية نجاح العلاج الكيميائي.

وقال: “الأورام تشبه المدينة نوعًا ما. هناك طرق سريعة تمر عبرها، لكنها ليست مصممة بشكل جيد، لذا من الصعب المرور عبرها”. “هل هناك طرق يمكننا من خلالها تحسين خطوط النقل هذه حتى تتمكن الأدوية من القيام بعملها؟”

يمكن للموجات فوق الصوتية أيضًا علاج السرطان عن طريق تحطيم أنسجة الورم، ولكن مثل العلاج الكيميائي، يمكن أن تكون الموجات الصوتية أيضًا ضارة بالجسم. يمكن لجزيئات الباحثين أن تسهل علاج الأورام بموجات صوتية أقل كثافة، مما يجعل الإجراء أكثر أمانًا للمرضى.

وقال كاري: “إن أحد القيود الرئيسية في العديد من علاجات الأورام هو تقديم جرعات علاجية كافية دون الإضرار بالأنسجة السليمة”. “آمل أن تتمكن هذه الجزيئات من توسيع التطبيقات وزيادة فعالية مجموعة متنوعة من العلاجات.”

تغيير أنسجة الجسم عن طريق الصوت

يخلق الصوت موجات فيزيائية تتحرك عبر الهواء والأجسام السائلة والصلبة. وقال جودوين إن الأصوات التي نسمعها هي في الأساس حزم صغيرة من الضغط المتقلب تتحرك عبر الفضاء المحيط بنا.

وقال: “عندما تدفع حزمة من الضغط المرتفع والضغط المنخفض طبلة الأذن، فإن الضغط يجعلها تهتز، ويتم تفسير هذه الاهتزازات بواسطة دماغك”.

يستخدم التصوير بالموجات فوق الصوتية، مثل النوع الذي تخضع له النساء الحوامل، هذا المبدأ لتصور ما يوجد داخل الجسم. فهو يرسل موجات صوتية إلى الجسم، وعندما ترتد تلك الموجات الصوتية من الأعضاء والأنسجة الداخلية، يتم تحويل الأصداء إلى صور ومقاطع فيديو حية.

يستخدم الأطباء أحيانًا الموجات فوق الصوتية لعلاج السرطان. يمكن للموجات فوق الصوتية تدمير الخلايا والأنسجة السرطانية، لكن الموجات الصوتية قوية بما يكفي لإتلاف الأنسجة السليمة وتعطيل الأوعية الدموية. ويمكنها أيضًا أن تزيد من خطر انتشار السرطان أو انتشاره إلى جزء آخر من الجسم.

ولحل هذه المشكلة، قام جودوين وفريقه البحثي بتطوير نوع من الجسيمات المجهرية التي تهتز وتنبض استجابة للموجات الصوتية. الموجات فوق الصوتية عالية التردد تجعل الموجات الجسيمات تهتز بسرعة كبيرة بحيث تبخر الماء المحيط بها، مما يؤدي إلى تكوين فقاعات صغيرة – وهي عملية تسمى التجويف.

هذه الجسيمات، التي يبلغ قطرها حوالي 100 نانومتر، مصنوعة من السيليكا ومغلفة بطبقة من الجزيئات الدهنية.

وفي الدراسة الجديدة، أضاف الباحثون هذه الجزيئات إلى مزارع ثنائية وثلاثية الأبعاد لأنسجة الورم. عندما قاموا بتطبيق الموجات فوق الصوتية، غيرت الجزيئات بنية كل من 2D و 3D ثقافات الورم، ولكن بطرق مختلفة قليلا.

وفي المزارع ثنائية الأبعاد، والتي تتكون من طبقة من الخلايا المزروعة على طبق بلاستيكي، دمرت الجسيمات أنسجة الورم. ولكن في المزارع ثلاثية الأبعاد، التي كانت أكثر واقعية، قامت الجسيمات ببساطة بتقليل كميات بعض البروتينات المحيطة بالخلايا السرطانية، مما جعل الأنسجة أكثر ليونة.

وقال جودوين إن حقيقة أن الخلايا الموجودة في الثقافة ثلاثية الأبعاد لم تتحلل هي علامة جيدة. ويعني ذلك أن العلاج قد خفف أنسجة الورم، لكنه لم يدمرها، لذا فمن غير المرجح أن يلحق الضرر بالأنسجة السليمة.

الاحتمالات للمستقبل

ويعتقد جودوين أن هذا النوع من علاج السرطان سيعمل بشكل جيد معه البروستاتوسرطان المثانة والمبيض والثدي وغيرها من أنواع السرطان التي تحتوي على أورام تقع في جزء محدد من الجسم. يمكن أن تكون أنواع السرطان الأخرى، مثل تلك التي تؤثر على الدم والعظام، أكثر انتشارًا ويصعب علاجها بهذه الطريقة.

حاليًا، يستخدم جودوين وفريقه جزيئات مماثلة مستجيبة للصوت لعلاج الأورام لدى الفئران، ولكن في النهاية، يأمل الباحثون في إدارة الجزيئات داخل جسم الإنسان.

يعتقد جودوين أنه من الممكن القيام بذلك نعلق الجسيمات إلى الأجسام المضادة – بروتينات الجهاز المناعي التي ترتبط بالبكتيريا والفيروسات وغيرها من الغزاة – ثم تضيف تلك الأجسام المضادة إلى مجرى الدم، حيث يمكن أن تنتقل إلى الورم. بمجرد وصول الجسيمات، يمكن للباحثين تطبيق الموجات فوق الصوتية واختبار العلاج.

وعلى الرغم من أن ذلك اليوم لا يزال بعيدًا، إلا أن جودوين قال إنه متحمس للإمكانيات التي يمكن أن يفتحها هذا العلاج.

وقال “لقد قطعت تكنولوجيا الموجات فوق الصوتية المركزة شوطا طويلا في العقد الماضي”. “آمل أن تبدأ الجزيئات التي نبنيها في المختبر في الاندماج مع التقنيات الصوتية والتصويرية والعلاجية التي تشكل جزءًا من النظام السريري.”