금 나노 입자로 암을 치료하면 종양을 제거하고 건강한 조직을 절약 할 수있다

나노 입자-기반 초점 요법의 임상 시험에서 치료 된 최초의 15 개의 전립선 암 환자 중 13 명은 치료 후 1 년에 검출 가능한 암의 징후를 보이지 않았다; 화학 요법과 방사선의 부작용을 뺀 치료법을 개발하는 데 중요한 이정표입니다.

건강한 조직을 손상시키지 않으면 서 금 나노 입자를 사용하여 종양 세포를 파괴하는 최초의 전립선 암 치료법이 중요한 이정표를 넘었습니다. 나노 입자 기반의 초점 요법 (전립선의 나머지 부분을 아끼면서 암을 파괴하는 집중 치료법)에서 임상 치료를받은 최초의 15 명의 전립선 암 환자 중 13 명은 치료 후 1 년에 암의 징후를 보이지 않았습니다. 국립 중앙 아카데미 (National Academy of Proceedings of the National Academy of Proceedings)에 따르면, 화학 요법, 침습 수술 및 방사선의 쇠약 부작용없이 종양을 죽이는 치료법을 개발하려는 연구팀이 수십 년 동안 추구 한 주요 발전이다. 과학 (PNAS). 

이 논문은 뉴욕 시나이 산의 아이칸 의과 대학에서 치료를받은 환자 (처음 16 명)의 결과를 보여줍니다. 연구자들에 따르면,이 논문은 과학 논문에서 "발열 된 나노 입자를 사용하여 종양을 가열하고 파괴하는"광열 암 치료법 "에 대한 최초의 임상 연구라고 믿어지고있다. 

“여기에 더 큰 그림이 있습니다. 이 (연구)는 16 명이지만 언제 16,000이됩니까? 1600 만? 9 명 중 1 명은 일생 동안이 문제를 해결해야하기 때문입니다. 이 치료법이 부작용을 완화시킬 수 있다는 생각과 우리 아빠가 겪었던 불행은 진정으로 따뜻합니다.”라이스 대학 엔지니어이자 나노 과학자 나오미 할라 스 (Naomi Halas)는 1997 년 라이스에서 나노 입자를 발명했습니다.

진행중인 시나이 산에서 44 명의 환자와 미시간과 텍사스에있는 2 개의 다른 임상 사이트를 치료 한이 시험은 Halas와 Duke University의 생명 공학자 Jennifer West가 20 년 동안 추구 한 결과입니다.

새로운 연구의 공동 저자 인 Halas와 West는 Rice의 Brown School of Engineering에서 함께 일하면서 2000 년경에 나노 입자 기반 치료법을 처음으로 구상했습니다. 그 당시이 작품은 많은 관심을 불러 일으켰고 국가 상을 수상했습니다. Halas와 West는 2000 년대 초 휴스턴에 본사를 둔 Nanospectra Biosciences를 공동 설립하여 임상 기술을 개발했습니다. 

그 기간 동안 85 세인 Halas의 아버지는 전립선 암 진단을 받았습니다. 할라 스에 따르면, 그녀의 아버지는 '심오한'청력 상실을 겪었고 법적으로 맹인이었다. 그의 방사선 요법 2 년 후, 그는 소변을 보는 것이 거의 불가능 해졌습니다. 할라 스에 따르면 전립선 암 환자들이 겪는 일에 대해 많은 것을 아는 것이 아버지 때문이라고합니다. “매주 병원에 출입했다. 의사는 그를 카테터로 만들었습니다. 그는 집에 갈 것이다. 며칠은 괜찮 았고 응급실에 가야 했어요. 그가 겪은 일은 믿을 수 없었습니다.”라고 Halas는 말합니다.

당시 Nanospectra는 나노 쉘이 인간에게 안전하게 사용될 수 있음을 보여주기 위해 필요한 전임상 작업을 수행하고있었습니다. Halas의 아버지는 몇 년 전에 사망했지만 그녀는 계속 그녀에게 동기를 부여하는 대화를 회상합니다. 그는 그녀에게“한 사람이 내가 겪은 지옥을 통과하지 못하도록 막을 수 있다면 그만한 가치가있을 것”이라고 말했습니다.

숫자는 무엇을 말합니까?

피부암 이외의 미국 암 학회 (American Cancer Society)에 따르면, 전립선 암은 미국 남성에서 가장 흔한 암이며, 9 명 중 한 명은 일생 동안 전립선 암으로 진단됩니다. 또한, 전립선 암은 폐암 뒤에있는 미국 남성에서 암 사망의 두 번째 주요 원인이며, 41 명 중 약 1 명이 전립선 암으로 사망 할 것입니다. 미국 암 협회 (American Cancer Society)는 2019 년 약 174,650 건의 새로운 전립선 암 사례와 약 31,620 명의 사망자를 추정합니다.

전립선 암은 남성 전립선의 세포가 통제 할 수 없게 성장하기 시작할 때 시작됩니다. 전문가들에 따르면 전립선 암의 부작용은 매우 외상적일 수 있습니다. 치료 옵션은 전통적으로 전립선과 그 주변의 일부 조직을 제거하는 근본적인 전립선 절제술을 포함했습니다. 방사선 요법; 화학 요법 등. 이 방법들은 비뇨기 기능과 성기능에 부정적인 영향을 미칠 가능성을 가지고 있다고 전문가들은 말합니다.

이 나노 입자는 무엇입니까?

나노 쉘 (nanoshell)이라 불리는 나노 입자는 구형으로 형성된 작은 층의 실리카 유리로 만들어지고 얇은 금 층으로 싸여있다. 적혈구보다 약 50 배 작습니다. 금 껍질의 두께를 변화시켜 Halas는 특정 파장의 빛과 상호 작용하도록 나노 쉘을 조정할 수 있음을 보여주었습니다. 2000 년경, 그녀와 West는 건강한 조직을 무해하게 통과 할 수있는 저전력, 근적외선 레이저로 나노 쉘을 가열하여 암세포를 파괴하는 방법을 발명했습니다.

나노 쉘은 빛을 열로 변환하고 인접한 건강한 조직을 손상시키지 않으면 서 고형 종양을 열적으로 파괴합니다. 과학자들은 나노 입자가 신체를 직접 통과하는 파장의 빛을 흡수하도록 나노 입자를 설계 할 수 있다는 점에서 특별하다고 설명했다. 따라서 입자가 종양 부위에 배치되면 신체를 투과하는 빛으로 입자를 조사 할 수 있습니다. 나노 입자는 빛을 흡수하고 빛을 열로 변환 한 다음 매우 부드럽게 고열을 유발하여 종양 세포 만 파괴합니다. 따라서 이것은 암의 고도로 국소화 된 광열 절제를위한 매개체로 사용될 수 있다고 팀은 말했다.

FDA 승인을 얻는 것은 어려웠다

West와 Halas는 처음부터 화학 요법, 침습 수술 및 방사선과 관련된 고통스러운 부작용없이 암을 파괴하는 치료법을 시각화했습니다. 그리고 그것은 세포 배양과 생쥐에서의 초기 연구에서 밝혀졌습니다. “과학은 변하지 않았습니다. 우리가 최초의 동물 연구를 수행했던 원래의 논문을 되돌아 보면 과학에는 근본적으로 다른 것이 없습니다.”라고 West는 말합니다.

그러나 식품의 약국 (FDA)의 승인을받은 임상 시험은 기술이 획기적으로 발전했기 때문에 쉽지 않았다고 연구팀은 말했다. “우리는 인간으로 들어가는 최초의 실제 공학 나노 입자였습니다. 처음에 FDA는 이러한 유형의 재료를 처리하는 방법을 확신하지 못했습니다. 우리는 IV 가방에 주사 가능한 액체처럼 보이는 것을 가지고있었습니다. 약물입니까, 기기입니까? FDA가 나노에 대한 완전히 새로운 부서를 만드는 것에 대해 논의하고있는 시점이있었습니다.”라고 West는 설명합니다.

그러나 FDA는 나노 스펙트럼 (Ananospectra)이 AuroLase Therapy (AuroLase Therapy)라는 의료 기기를 의료 기기로 규제하기로 결정했다고 FDA는 밝혔다. 안전성에 중점을 둔 임상 시험은 약 10 년 전에 말기 두 경부암에 대한 연구로 시작되었습니다. 연구원에 따르면 Nanospectra는 모든 단계에서 귀중한 교훈을 얻었지만 전립선 암의 성공을위한 단계를 설정 한 것은 의료 영상 분야의 또 다른 큰 발전이었습니다. 

2011 년 미국 국립 보건원 (National Institutes of Health)의 연구원들은 초음파와 MRI 영상을 결합하여 전립선 종양을 밀리미터 규모의 정밀도로 해결하는 새로운 기술의 결과를 발표했습니다. 임상의는 특정 종양 부위에 바늘 생검을 표적으로하는 절차 인“융합 생검”기법을 채택하기 시작했습니다.

연구원들은 융합 생검 기술을 개발하기 위해 노력하고있는 주요 연구원 중 한 명인 Ardeshir Rastinehad가 2015 년 시나이 산에 합류했으며, 초점 치료를 위해 융합 이미징 플랫폼을 사용하는 초기의 제안자였으며, 요실금과 발기 부전의 위험”, 전립선이나 방사선의 외과 적 제거와 같은 전신 치료와 관련이 있습니다.

현재 치료법은 인생을 바꿀 수 있습니다 

58 세에서 79 세 사이이고 저 위험에서 중등도의 국소 전립선 암을 앓고있는 16 명의 남성은 금 나노 입자를 사용하여 종양을 가열하고 파괴하는 "초점 제거 치료"인 AuroLase Therapy의 시험에 참여하기로 동의했습니다. 

16 명의 환자 중 15 명은 2 일 동안 치료를 받았다. 치료 후 1 일, 자기 공명-초음파 (MR / US) 융합 이미징에 의해 유도 된, 광섬유를 수용하는 레이저 카테터를 사용하여 전립선에 삽입 된 얇은 튜브를 통해 근적외선 광을 전달하여 나노 쉘을 가열 하였다. 시술 중 또는 90 일의 후속 조치에서 심각한 부작용을보고 한 환자는 없었습니다. 12 개월 째에, MR / US 융합 생검은 대부분의 치료 된 병변이 절제 구역에서 종양의 증거를 나타내지 않는 것으로 밝혀졌다. 

연구진은“첫날에 나노 입자를 정맥 주사하고 2 일째에 이미지 유도 절제 치료를 받았다”고 밝혔다. 모든 환자는 치료 당일 집으로 돌아와 3 개월 후 추적 검사를 받기 위해 돌아왔다. 치료 후 6 개월 및 1 년. 

연구원들은 금 나노 입자가 종양을 찾는 미사일로 작용한다고 말한다. 그들은 암세포를 찾아서 들어갑니다. 연구진은 레이저 빛을 사용하여 나노 입자를 자극하고 극한의 온도에서 진동과 맥동을 일으켜 암 조직을 죽입니다. 

“껍질은 암 세포를 찾아서 포화 시키며, 그 후 진동 된 진동 특성은 입자가 여기되도록 특별히 설계된 레이저를 통해 빛이 가해질 때 종양 조직이 극한의 온도로 펄싱되도록합니다. 진동은 건강한 조직을 보존하면서 신경 세포와 요로 괄약근을 피하면서 암 세포를 죽입니다. 이 절차는 요실금이나 성적 발기 부전과 같은 부작용을 잠재적으로 피할 수있을 정도로 정밀한 세계 최초의 절차입니다.” 

치료를 완료 한 15 명 중 1 년 후 추적 생검 및 MRI에서 암의 징후가 2 개만 발견되었다고 연구는 밝혔다. "골드-실리카 나노 쉘 주입은 암을 치료하는 동시에 전립선의 나머지 부분을 아끼는 집중 치료법을 가능하게하므로 발기 부전 및 / 또는 소변 누출을 포함하여 원치 않는 부작용을 줄임으로써 환자의 삶의 질을 보존합니다." 시나이 산 아이칸 의과 대학 비뇨기과 및 부교수, Rastinehad 책임 연구원

연구팀에 따르면, 그 결과는 의사와 엔지니어들이 함께 문제를 해결하기 위해 협력 할 수있는 결과를 보여줍니다. “이 연구는 공학과 의학에서 협업의 힘을 보여줍니다. 협업을 통해 흥미로운 신기술을 임상 의학으로 변환하여 환자의 삶을 개선 할 수있는 방법을 보여줍니다.”West는 말합니다.