癌症作为人类健康有史以来面临较大的威胁之一,治疗手段和药物也在不断的更新迭代,为患者带来了更多的治疗希望。从传统的手术疗法、化疗、放疗到免疫治疗、靶向治疗,癌症患者可选择的治疗方式越来越多。癌症精确治疗也成为了主流的发展方向之一,其中的硼中子俘获疗法备受患者关注。
BNCT临床试验
2005年MIYATAKE等报道12例术后接受BNCT治疗的病人:
9例多形性胶质瘤;
1例神经胶质肉瘤;
1例未分化星形胶质瘤;
1例未分化少突胶质细胞瘤;
同时应用BSH和BPA作为硼携带剂,中子照射前12h静脉灌注BSH(剂量5g,灌注时间1h),中子照射前1h静脉灌注BPA(剂量250mg/kg),中子照射时间60~120min,术后2~7d通过影像学评估,可见肿瘤体积减小比例为17.4%~71%,BNCT治疗后的长期随访发现,肿瘤体积减小比例为30.3%~87.6%,8例病人经BNCT治疗后肿瘤体积减小比例超过50%。
医疗团队对BNCT进行改良,在新诊断胶质母细胞瘤病人接受手术治疗后,同时应用BSH和BPA作为硼携带剂进行BNCT治疗,之后再续接X-线照射,使新诊断胶质母细胞瘤中位生存期达到23.5个月,较传统治疗方法有显著改善。
BNCT的原理
当存在于自然界的非放射性元素硼(10B)受到热中子照射时,发生核裂变反应,产生具有高线性能量转换的α粒子,自身衰变为7Li。这些粒子射线具有能量高、射程短的特点。其单位路径中线性能量传递>100KeV/μm,仅需数个α粒子产生的能量即可对肿瘤细胞产生致死效应,其在组织中的射程约5~9μm,相当于细胞直径,对周围正常细胞损伤小。周围正常细胞的氢(1H)和氮(14N)也可发生中子俘获反应,产生γ射线和质子,1H和14N中子反应截面仅分别为0.332靶恩和1.82靶恩,显著低于10B(中子反应截面为3800靶恩),只有当肿瘤组织硼携带剂的浓度显著高于正常组织,才能在大限度杀死肿瘤细胞的同时,尽可能降低对肿瘤周围组织的损伤。
硼携带剂
理想的硼携带剂应该具备以下特点:
①对正常细胞组织无毒性。
②特异性高,能够特异性与肿瘤细胞相结合,好能够进入细胞结构并聚集于细胞核内。
③每个肿瘤细胞内聚集至少109个10B原子或每克肿瘤组织中至少含20μg10B原子。
④T/N比值>3~4∶1。
⑤血液与正常细胞组织的硼携带剂能够被快速清除,而在肿瘤组织中能够维持一定时间。
第1代硼携带剂主要为硼酸及其衍生物,由于其对肿瘤细胞特异性差,T/N比值较低而被淘汰。
第2代硼携带剂主要包括十一氢巯基十二硼化二钠(sodium mercaptoundecahydro-closo-dodecaborate,BSH)和对二羟苯丙氨酸硼(L-boronophenylalanine,BPA),较第1代携带剂在对肿瘤亲和力方面有所改善,且对正常组织细胞毒性大为降低,但其对肿瘤细胞的特异性仍不能满足BNCT疗法对硼携带剂的理想要求。因而人们开展对第3代硼携带剂的开发研究,主要包括卟啉类、氨基酸类、核苷酸类、树枝状大分子硼携带剂、单克隆抗体类硼携带剂、脂质体、纳米微粒等。但到目前为止,尚没有任何一种硼携带剂能够完全符合上述要求。
除研发新型硼携带剂外,给药方式不同也会间接对硼化合物在肿瘤组织与正常脑组织的分布产生显著影响。以在临床试验中最常使用的BPA和BSH为例,L-3,4-二羟苯丙氨酸(L-3,4-dihydroxyphenylalanine,L-DOPA)在结构上与BPA相似,且均通过左旋氨基酸转运系统进入细胞,使用L-DOPA对实验动物进行预处理可显著提高BPA在肿瘤细胞的含量,这可能是由左旋转运系统被L-DOPA的跨膜浓度梯度激活所致。对C6胶质瘤大鼠使用L-DOPA进行预处理(50mg/kg,腹腔注射)24h后,经颈动脉注射BPA(300mg/kg),150min后,与未使用L-DOPA预处理的对照组相比,胶质瘤细胞BPA含量增加2.7倍。
除此之外,经颈动脉灌注高渗性甘露醇溶液以暂时渗透性开放血-脑脊液屏障也是一种能够提高硼携带剂在中枢神经系统肿瘤含量的方法。BARTH等研究,对于F98胶质瘤大鼠,经颈动脉注射BSH和BPA后,其T/N比值分别为8.2±1.3和5.9±2.0,而使用甘露醇后再经颈动脉注射BSH和BPA,其T/N比值可分别达12.3±4.7和7.5±4.3,较前明显升高。聚焦超声是另一种可有效开放血-脑脊液屏障、增加T/N比值的方法,且克服前者特异性差,同时破坏正常脑组织血-脑脊液屏障的缺点。除此之外,经颈动脉给药较经静脉给药,同时使用多种硼携带剂较单一硼携带剂等方法,都可在一定程度上增加肿瘤细胞硼含量。
BNCT优势
低创:不进行切开和切除,有望提高患者的生活质量。
疗程短:治疗时间短(1~2次照射完成,1次照射时间为30~60分钟左右)。
靶向性:含硼药物易被癌细胞吸收,而正常细胞几乎不吸收。
副作用低:α粒子和锂离子射程很短,只有一个细胞的长度,所以只“杀死”癌细胞而不损伤周围细胞组织。
疗效好:具有普通辐射和锂颗粒三倍生物效应的α光束会精准破坏癌细胞DNA,疗效好于其他放射疗法。
易检测:通过PET检查可以预测治疗效果。
投入研发该疗法,目前已经开始BNCT更广阔范围的研究,研究人员们发现,BNCT不仅对初发、单发癌有效,对扩散到个别脏器的癌、转移性癌、难治性癌也有望取得效果
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