從胎兒成像到擊碎腎結石，超聲波已被證明是內科醫生的萬(wàn)能工具。如今，一些研究團隊打算將該項技術(shù)用于最令人恐懼的腦部疾病。

　　血腦屏障是一層緊緊包裹在一起并且排列在大腦血管間的細胞層，能保護大腦免受感染、毒素和其他威脅的侵害，但也使腦部疾病很難治療。一種將超聲波和顯微鏡下可見(jiàn)的血源性氣泡結合起來(lái)的策略能短暫打開(kāi)血腦屏障，理論上使藥物和免疫系統得以進(jìn)入大腦。在臨床上和實(shí)驗室中，這種美好的展望正處于評估中。

　　本月，在第一批臨床試驗中，加拿大多倫多大學(xué)神經(jīng)外科醫生ToddMainprize希望利用超聲波將一次劑量的化療藥物運送到惡性腫瘤處。同時(shí)，在一些展示該項技術(shù)潛力的最明顯例證中，一個(gè)研究團隊在《科學(xué)—轉化醫學(xué)》雜志上報道稱(chēng)，他們利用其清除了小鼠大腦中同阿爾茨海默氏癥患者類(lèi)似的異常大腦斑塊，并且恢復了小鼠喪失的記憶和認知功能。如果這些成果能從小鼠轉移至人類(lèi)，“將徹底改變我們治療腦部疾病的方式。”發(fā)明這種超聲波方法的多倫多新寧研究院生物物理學(xué)家KullervoHynynen表示。

　　一些科學(xué)家強調，來(lái)自嚙齒類(lèi)動(dòng)物的發(fā)現可能很難被運用到人類(lèi)身上。他們還提醒說(shuō)，即使用最新研究中使用的低強度超聲波沖擊大腦，安全顧慮也依然存在。研究阿爾茨海默氏癥并且曾和Hynynen一起共事過(guò)的美國波士頓馬薩諸塞州綜合醫院神經(jīng)學(xué)家BrianBacskai介紹說(shuō)，打開(kāi)血腦屏障并且剛好獲得有利影響而又不會(huì )灼傷組織是“關(guān)鍵所在”。

　　安全并且暫時(shí)性地打開(kāi)血腦屏障是醫學(xué)界長(cháng)期追尋的目標。大約10年前，Hynynen開(kāi)始探索一種將超聲波和微氣泡結合在一起的策略。其假設是超聲波導致此類(lèi)氣泡擴張和收縮，從而刺激細胞形成血腦屏障并使其輕微滲漏。

　　這會(huì )幫助Mainprize等癌癥醫生將化療藥物運送到大腦。Hynynen還假設，這種短暫的滲漏會(huì )刺激大腦作出針對β-淀粉樣蛋白的免疫反應。β-淀粉樣蛋白是在阿爾茨海默氏癥患者大腦神經(jīng)元外部叢生的有毒蛋白，并且可能是殺死神經(jīng)元的禍首。處理這些“垃圾”通常是小神經(jīng)膠質(zhì)細胞所起的作用。不過(guò)，Bacskai介紹說(shuō)，此前研究發(fā)現，當β-淀粉樣蛋白在大腦中形成團塊時(shí)，它“似乎會(huì )將小神經(jīng)膠質(zhì)細胞淹沒(méi)”。他同時(shí)表示，讓這些細胞暴露在打開(kāi)血腦屏障缺口時(shí)“鉆進(jìn)來(lái)”的抗體中，會(huì )刺激它們“醒來(lái)并且做好自己的工作”。

　　Hynynen和其他人在一個(gè)阿爾茨海默氏癥小鼠模型中測試了這種超聲波策略。例如，2014年，他和同事在《放射學(xué)》雜志上報道稱(chēng)，該方法在一組經(jīng)過(guò)基因工程改造而生長(cháng)出上述積聚物的小鼠中成功減少了淀粉樣斑塊，從而帶來(lái)認知和空間學(xué)習上的改善。在新寧醫院同Hynynen合作的神經(jīng)科學(xué)家IsabelleAubert表示，在治療后，小神經(jīng)膠質(zhì)細胞會(huì )消耗更多的β-淀粉樣蛋白，表明這些細胞的確在產(chǎn)生上述效應的過(guò)程中發(fā)揮了作用。

　　近日，澳大利亞昆士蘭腦研究所神經(jīng)科學(xué)家JürgenG?觟tz和他的博士生GerhardLeinenga稱(chēng)，他們利用一個(gè)不同的阿爾茨海默氏癥小鼠模型改善了Hynynen和Aubert的治療方案。在向小鼠體內注射含有微小氣泡的溶液后，研究人員掃描了以Z形穿梭于小鼠整個(gè)頭部的超聲束，而不是像其他人所做的那樣關(guān)注具體區域。在6～8周的治療后，該團隊在3種不同的記憶任務(wù)中測試了這些小鼠。對照組中患有阿爾茨海默氏癥的小鼠接受了微小氣泡注射但未受到刺激，因此沒(méi)有表現出任何癥狀改善。G?觟tz介紹說(shuō)，相反，血腦屏障被處理成具有滲透性的小鼠“在所有3項任務(wù)中均完全恢復了記憶”。

　　該團隊還發(fā)現，治療組中腦組織內的不同類(lèi)型β-淀粉樣斑塊減少了2～5倍，同時(shí)試圖刺激小神經(jīng)膠質(zhì)細胞“食欲”的努力似乎起到了作用。G?觟tz和Leinenga則在接受治療小鼠的“垃圾”吞食細胞內發(fā)現了更多的β-淀粉樣斑塊。不過(guò)，Aubert表示，喚醒小神經(jīng)膠質(zhì)細胞或許并不是造成這種嚙齒類(lèi)動(dòng)物記憶力增強的唯一機制。她和Hynynen最近發(fā)現，超聲波還會(huì )促進(jìn)小鼠體內新神經(jīng)元的產(chǎn)生和生長(cháng)。

　　G?觟tz和Leinenga下一步打算在體形較大的動(dòng)物如羊身上，針對β-淀粉樣積聚物測試全腦超聲波掃描法。斯坦福大學(xué)醫學(xué)院神經(jīng)外科醫生GeraldGrant表示，這種理論上可被用于包括異常蛋白質(zhì)叢生在內的其他腦部疾病的方法“非常振奮人心”。“我們一直在思考打開(kāi)血腦屏障的方法，從而使相關(guān)物質(zhì)進(jìn)入大腦，但該方法關(guān)注的是讓物質(zhì)出來(lái)。”

　　不過(guò)，關(guān)于將β-淀粉樣積聚物清除出神經(jīng)元是治療或者阻止阿爾茨海默氏癥關(guān)鍵的爭論還遠未解決。Bacskai懷疑，小鼠實(shí)驗結果過(guò)于夸大了該項技術(shù)應用在人類(lèi)身上的潛力。一只小鼠能學(xué)習和不能學(xué)習之間的差異范圍是“非常小的”，因此在小鼠行為測試中的得分可能在人類(lèi)身上沒(méi)有任何意義。他同時(shí)認為，非標準化的超聲波儀器很難回答最基本的安全問(wèn)題：“血腦屏障會(huì )打開(kāi)多久？開(kāi)口有多大？損傷是什么？”

　　正同一家醫療成像公司合作將該項技術(shù)商業(yè)化的Hynynen表示，將超聲波應用于兔子、猴子等動(dòng)物的大腦并未產(chǎn)生副作用。Mainprize的臨床試驗可能提供更多的安全數據。他希望在為腦癌患者手術(shù)移除腫瘤前，能打開(kāi)血腦屏障，增加輸送至病人體內的化療藥物。利用Hynynen的技術(shù)，他和同事將把超聲波和微小氣泡應用于腫瘤內部及其附近的組織以及一些未受影響的腦部區域。隨后，他們將檢查離體組織出血情況，并觀(guān)察這種治療能否促進(jìn)藥物濃度上升。目前，一項類(lèi)似的試驗正在法國招募參與者。

　　Mainprize表示，如果這些一期臨床試驗被證明安全，“便打開(kāi)了旨在研究打開(kāi)血腦屏障能否帶來(lái)任何益處的二期臨床試驗的大門(mén)”。盡管心存疑問(wèn)，Bacskai還是無(wú)法完全抗拒驅動(dòng)這個(gè)正在起步的領(lǐng)域的夢(mèng)想。“想象一下，如果你的祖母每年去診所一次，然后在沒(méi)有手術(shù)和藥物的情況下，醫生所做的全部便是將β-淀粉樣蛋白清除。這實(shí)在太令人驚奇了。”