胶质母细胞瘤是已知最具侵袭性且治疗抵抗性极强的脑癌,患者的中位生存期仅为 12‑15 个月,即便接受最佳护理。MIT Media Lab 的研究团队研发出一种可注射的纳米天线(直径约为人发的百分之一),通过磁场远程激活,在肿瘤局部产生强度可控的电场,从而选择性杀死癌细胞而不损伤健康脑组织。
该技术被命名为 HITMAN(Highly‑Localized Electric‑field‑Induced Tumor therapy using Magnetically actuated nanoantennas)。纳米天线尺寸约 150 nm,内部含有磁致伸缩材料和压电薄膜。低频磁场(≤200 kHz)穿透颅骨并驱动磁致伸缩元件产生应力,使压电膜变形并产生局部电场。
在体外实验中,研究人员使用来自 Mayo Clinic 的耐药性胶质母细胞瘤患者组织培养的细胞,HITMAN 消灭了 52.2% 的癌细胞,效果是标准化疗药物 temozolomide(TMZ)的五倍以上,同时对健康神经元和星形胶质细胞无害。随后将这些患者来源的肿瘤细胞植入小鼠脑内,形成正交动物模型。结果显示,HITMAN 显著抑制肿瘤生长,使中位生存期延长超过 50%,且未检测到对肾、肝、脾、肺、心等主要器官的毒性。
局部电场通过破坏细胞固有的生物电流和电场,诱发蛋白质展开、膜损伤、内质网应激等多种抗肿瘤机制,最终导致细胞死亡。癌细胞因增殖速度快、蛋白折叠需求高以及膜组成和细胞器异常而更易受到电场攻击。对照实验表明,仅有纳米天线或仅有磁场均不产生相同效应,证实了二者协同作用的必要性。癌细胞克隆形成数从对照组的 112‑150 降至实验组的 26,提示该技术有望降低复发和转移风险。
若转化为临床应用,150 nm 的纳米天线可通过颅骨注射进入脑组织。研究团队还指出,2025 年他们开发的 “circulatronics” 技术能够让此类设备经臂部注射后跨越血脑屏障,定位至脑部目标区域,进一步简化手术流程。
综上所述,HITMAN 提供了一种微创、空间精准且具备临床转化潜力的治疗方案,针对目前难以治愈的耐药性胶质母细胞瘤提供了新的希望。
点评:该技术将磁致伸缩与压电效应巧妙结合,实现了对难治性脑癌的非侵入性精准打击,值得期待后续临床试验的进展。