脳膠芽腫をターゲットにしたループを閉じる(Closing the Loop to Target Brain Glioblastomas)

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アルゴリズム制御の集束超音波装置でマイクロバブルを利用し、強力な免疫療法が脳腫瘍に到達する経路を開く。 Algorithm-controlled focused ultrasound system uses microbubbles to open a pathway for a powerful immunotherapy to reach brain tumors.

2022-11-18 ジョージア工科大学

研究者たちは、強力な免疫療法が脳腫瘍を標的にするために超音波誘導マイクロバブルを使用し、最大の効果を得るためにバブルを継続的に微調整するカスタムアルゴリズムを開発しした。
この閉ループ制御集束超音波システムは、マウスモデルの生存率を高める効果があり、少なくとも1つのケースでは腫瘍全体を消滅させることが実証された。
最近の研究では、集束超音波とマイクロバブルを組み合わせることで、この免疫療法技術を強化できることが示されているが、研究者たちは、これら2つの技術の複合効果を最大化するために集束超音波を制御するアルゴリズムを開発しました。
開発したシステムは、直径1000分の1ミリの小さな気泡を使って、抗PD-1療法を血液脳関門を通過させ、腫瘍の微小環境に送り込むように設計されている。集束超音波によって気泡が振動し、血液脳関門が強制的に開かれるため、治療薬が腫瘍に到達することができる。
この研究では、気泡のエコーを常に測定し、気泡の濃度を追跡しながら最適な力を維持し、血管を傷つけないようにするアルゴリズムが重要な技術革新となった。これがクローズドループである。このアルゴリズムは、マイクロバブルに関するデータを常に取り込み、それに応じて調整する。他のマイクロバブル装置では、このような制御はできない。

<関連情報>

閉ループ制御集束超音波療法と免疫チェックポイント阻害による脳腫瘍の空間的標的免疫療法 Spatially targeted brain cancer immunotherapy with closed-loop controlled focused ultrasound and immune checkpoint blockade

Hohyun Lee,Yutong Guo,James L. Ross,Scott SchoenJr., F. Levent Degertekin ,Costas Arvanitis
Science Advances  Published:18 Nov 2022
DOI: 10.1126/sciadv.add2288

Abstract

Despite the challenges in treating glioblastomas (GBMs) with immune adjuvants, increasing evidence suggests that targeting the immune cells within the tumor microenvironment (TME) can lead to improved responses. Here, we present a closed-loop controlled, microbubble-enhanced focused ultrasound (MB-FUS) system and test its abilities to safely and effectively treat GBMs using immune checkpoint blockade. The proposed system can fine-tune the exposure settings to promote MB acoustic emission–dependent expression of the proinflammatory marker ICAM-1 and delivery of anti-PD1 in a mouse model of GBM. In addition to enhanced interaction of proinflammatory macrophages within the PD1-expressing TME and significant improvement in survival (P < 0.05), the combined treatment induced long-lived memory T cell formation within the brain that supported tumor rejection in rechallenge experiments. Collectively, our findings demonstrate the ability of MB-FUS to augment the therapeutic impact of immune checkpoint blockade in GBMs and reinforce the notion of spatially tumor-targeted (loco-regional) brain cancer immunotherapy.

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