​什么是电场疗法(Tumor Treating Fields)?

所谓电场疗法,简称TTFields,与常规的化疗、放疗不同,它是一种基于生物电作用的物理疗法。

早在2001年,以色列理工学院的荣誉教授尤兰姆·帕耳提医生(Dr. Yoram Palti)首次提出:低强度电场能够治疗脑瘤。

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发明“电场疗法”的以色列理工学院的荣誉教授尤兰姆·帕耳提

如今,这种新兴疗法正从实验室走向临床,从最初的脑瘤治疗,扩展到更加广泛的实体瘤领域,部分治疗产品已在国内获批,进入寻常百姓家。

“电场”是怎么回事?怎么就能抗癌了?

所谓“电场”,并不是流经身体组织的电流,也不是X光、γ射线那样直接攻击细胞的电离辐射,而是一种“力场”,一种能够作用于带电物质的一种“力场”。

假如你懂得一点中学物理知识的话,就知道,“电场”能够吸引或排斥带电粒子,进而影响它们的分布与运动。

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电场示意图:在正负电极形成的电场作用下,带电颗粒出现独特的排布现象

如上图所示,悬浮在油里的某些带电纺织碎屑,在外加电场的作用下,它们会自行排列成行。

正常情况下,哺乳动物体内细胞的复制是受控的,少数细胞专门负责复制再生,绝大多数细胞一旦生成就进入静止期(G0),只发挥功能但不再复制。由于基因层面的变异,有些细胞出现完全不受控的复制-分裂-再复制-再分裂……,就形成了肿瘤。

可是,任何细胞,在分裂增殖的过程中,都需要一种特殊蛋白聚合物,这就是——微管。

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微管蛋白(蓝绿色小球)聚合在一起形成绳索一般的“微管”

细胞分裂的前期,微管经过三维排序,端点相连的形成聚合物“绳索”,让携带遗传物质的染色体可以均匀地排列在细胞正中间。

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蓝色的染色体(DNA和核蛋白)在中间排列,绿色的微管牵将其引着,准备分裂为两个细胞

最后,这些“绳索”再将染色体从一个细胞拉进两个细胞里,完成所谓的“有丝分裂”。

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免疫荧光法观察细胞的有丝分裂:红色是以DNA为主的遗传物质,亮绿色是微管蛋白聚合物形成的链条

一种常见的微管蛋白抑制剂——紫杉醇,就是通过阻遏细胞的有丝分裂来发挥抗癌作用的。临床上,肿瘤医生对紫杉类药物的使用可以说是“炉火纯青”。

不过,用药物影响微管的副作用不容小觑。通过静脉注射进人体人体的紫杉醇,会跑到身体的每个角落,这就让许多正在承担复制、再生任务的正常细胞受到伤害。毛囊细胞受损引起脱发;骨髓造血细胞受损就会引发贫血、白细胞或血小板下降等严重并发症。

除了药物能影响微管,电场也有这个功效!

微管蛋白恰好携带着大量的电荷。从电学的角度来看,如果把肿瘤细胞置于一个电场中,细胞中执行复制过程的微管蛋白势必受到影响,最终就能制约肿瘤细胞的有丝分裂,使之走向死亡。

电场疗法抗癌,真有这么神?

早在本世纪初,帕耳提教授就在实验室中发现,分裂晚后期或末期阶段的细胞,很容易被特定频率和场强的交流电场所破坏[3]。肿瘤细胞多数处于分裂末期,正是交变电场发挥作用的时机!

而且,不同的细胞需要不同的电场来发挥阻逆生长。

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中频电场恰好能够破坏各类癌细胞,低频电场只能用于心脏除颤,高频电场则会直接造成细胞DNA的电离损伤

这样,通过选择不同的电场强度和交变频率,就能特征性地快速分裂的肿瘤细胞,期间又不伤害处于静止期的正常细胞。

设计不同频率的电场进行叠加,还可以不断改进治疗效果改进,提高癌细胞对电场的敏感性,降低对周围正常细胞的不良影响。

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处于分裂末期的一个肿瘤细胞,就快变成两个

在实验室中,科学家们把肿瘤治疗电场作用于20多种不同的癌细胞,经过精心设计,这些弱电场会对不同种类的肿瘤细胞产生影响。不分裂的正常细胞几乎不受影响。

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TTFs(肿瘤电场疗法)作用于肿瘤细胞的模式图

随着在实验室获得了极大的成功,帕耳提教授设计了专用的电场治疗设备Optune,用于侵袭范围比较局限的脑部恶性肿瘤——恶性胶质瘤(GBM)。

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图片来源:wyocancer.com

由于临床效果显著,FDA在2011年批准该设备用于复发性恶性脑神经胶质瘤(GBM)的治疗。而早在2013年,NCCN(美国国立综合癌症网络)指南就将Optune设备给予一级推荐,用于复发性或新诊断的神经胶质瘤,前提是需要与化疗药联合使用。去年5月,我国管理部门将这个设备引入国内。

24小时不间断抗癌:电场疗法的最大优势

我们以帕耳提教授创立的电场治疗设备为例,看一看这种全新治疗手段的优势究竟在哪里。

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Novocure的首款头戴式电场疗法设备,主要针对神经胶质瘤患者设计

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Novocure的另一款胸部电场疗法设备,电场发生器和调控设备可以装进手提包随身携带

作为一款携带式肿瘤治疗仪器,电场疗法设备可以实现24小时开机,达到不间断抗癌的效果。这是传统治疗手段所无法企及的。

全身治疗药物,无论是针剂还是口服抗癌药,进入人体后都有半衰期,也就是说一段时间后药效就消失了,必须到诊所或自行服用补充。因疫情等缘故,一旦无法按期注射,或是未能按期服用,治疗效果就难以保证。

放疗设备则非常庞大,放射干预前,患者必须提前预约,在规定的时间由专职放射科医生操作完成。多个疗程的放疗,需要患者不厌其烦地来往于诊所和住所之间。对日常生活影响巨大。

电场疗法的便捷性则不言而喻。患者只需在医生指导下将电极阵列贴敷于肿瘤对应的皮肤,维持开机,安全的治疗电场就会持续不断发射出来,大多数日常活动都不受影响。

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患者在医生指导下贴敷胸腹部的电场阵列,像不像贴“膏药”?

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腹部电场疗法设备[2],主要应用卵巢癌患者

在FDA批准Optune上市依据中,首次将患者的生存质量纳入评价指标。这就说明,相比打针、吃药以及接受放射线,电场疗法的毒副作用比较微小,患者的舒适度大幅度提高。

使用过程比较舒适,患者的依从性也就大幅度提高。而电厂设备的使用时间越长,癌症的治疗效果就越好!

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每天使用时间达到22-24小时的胶质瘤患者生存期可达25个月。每天只用12个小时也比一分钟也不用的化疗组长!

一句话,电场疗法,用得越久,生存越有保障。

其他常见癌症的电场治疗:2~3年内有望落地!

作为最早研发电场疗法的机构,Novocure已在全球范围布局了多个实体瘤的临床研究,涉及非小细胞肺癌、晚期胰腺癌、肺癌脑转移、卵巢癌、肝癌等等。这些研究中有不少已进入3期临床试验,很多将在近1~3年间得出结论。

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至少五项3期临床研究进行中,涉及神经胶质瘤、脑转移瘤、非小细胞肺癌、胰腺癌和卵巢癌。最迟2023年完成

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​​为了解决进口电场治疗设备价格高昂的问题,我国也启动了肿瘤电场治疗系统国产化自主研发的进程!

2018年,国家卫健委将电场治疗方法纳入《脑胶质瘤诊疗规范》。2019年3月18日,肿瘤电场治疗临床研究第一次全国专家研讨会上,与会专家透露了我国首台肿瘤电场治疗设备研制获得成功。目前已有一款可穿戴电场设备进入临床试验阶段。

未来,随着多种实体瘤临床验证的完成,继手术、放疗、化疗之后,电场疗法即将成为一种全新的癌症干预手段。癌症治疗的格局将被再次改变!

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脑瘤电场治疗是一种新的癌症治疗方法

参考资料
  1. Tumor Treating Fields Also Show Efficacy in Ovarian Cancer - Medscape - Aug 07, 2018.
  2. Vergote I, Moos R V, Manso L, et al. Tumor Treating Fields in combination with paclitaxel in recurrent ovarian carcinoma: Results of the INNOVATE pilot study[J]. Gynecologic Oncology 150 (2018) 471–477.
  3. Y·帕尔蒂. 使用不同频率的电场治疗肿瘤等:, CN 1976738 B[P]. 2010.
  4. NVCR Corporate Presentation 2021/05/01
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