如何利用超声基因治疗心脏病和癌症？

心脏病和癌症

中国实验动物信息网

2020-10-21

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　　美国国家科学院院刊上的一篇*新文章发现，超声能量和超声微泡的结合可能是对抗心血管疾病和癌症的一种新工具。匹兹堡大学的研究人员称这种基因疗法为音孔效应疗法。

　　简单地说，超声波引起细胞膜破裂的生物物理机制称为声学霍尔效应。声学控制效果的研究主要与超声微泡振动的物理刺激以及所产生的细胞膜通透性有关。研究表明，由微气泡的振动引起的切应力的阈值约为1 kPa，并且当压力超过该值时，内皮细胞膜的渗透性会增加。切应力阈值显示振动周期数与0.5 Hz至2 Hz的超声频率之间的平方根反比关系。此外，通过实时3D共聚焦显微镜测量，声孔效应过程是沿外侧封装上层和基底细胞膜层（密封时间 u003c2分钟），从而导致细胞直接产生膜孔。已经证明。声穿孔效应在细胞融合中也具有巨大潜力。两个相邻的细胞可以在30-60分钟内融合。

　　UPMC超声分子成像与治疗中心的研究员Brandon Hellfield博士说： “研究人员利用超声波能量和小气泡选择性地打开细胞中的小孔以进行药物输送。聚焦的超声波束用于在病变处仍能形成健康的组织。我们可以准确地投放药物。我们将专注于研究生物物理学在这一领域的作用，并改进技术以改善这种诊断方法。”

　　研究人员通常使用病毒将基因带入细胞并进行培养，这会引起强大的副作用，例如免疫系统反应。为了解决这个问题，研究人员开发了将基因携带到血管中的微泡。这些微泡可以通过聚焦的超声波能量有针对性地释放自己的基因。

　　匹兹堡大学的研究人员已经开发出北美唯一的每秒2500万帧的超快速成像相机。借助这款摄像机，研究人员可以更好地研究声学大厅的生物物理现象。他们确定了气泡穿过细胞膜后靶向治疗所需的*小局部剪切力。

　　匹兹堡大学医学副教授徐才臣已经与匹兹堡大学心脏，肺和血管研究所合作开发了一种摄像系统。他说：通过超快速成像相机，我们可以看到气泡每秒振动数百万次，并且可以确定由微气泡引起的剪切应力是声霍尔效应的重要因素。它还有助于微气泡的智能化，化学设计和制备，以便您可以提前了解打开细胞后的预期效果，这也是细胞对这一过程的反应方式。这也是研究的起点。”

　　研究人员这些发现被认为可以帮助他们理解声学霍尔效应的原理。我们帮助专业人员设置适当的参数，例如超声振幅水平和微泡设计，以实现*终的临床应用。

　　“了解声孔效应的生物物理机制非常重要。这将有助于将该方法转变为有效的基因或药物递送工具。基于PNAS研究。声处理效果如何影响治疗后的细胞功能？研究和开发可*大化治疗效果的策略。”声波分子成像与治疗中心主任弗洛德里扎·比利亚纽瓦教授说。