Yeni Ultrason Tedavisi Kanser Hücrelerini Öldürüyor

Fotoğraf: Kanser hücreleri tekrar tekrar bölünmesi hızla büyüyüp yayılmalarını sağlar. Yeni bir ultrason tedavisi, bu hücrelerdeki hücre öldürme enerjisinin hedefleyerek sağlıklı olanları korur.

Çoğu kanser tedavisi ameliyat, kimyasal zehirler veya toksik radyasyondan oluşur. Bu tedaviler kanser hücreleriyle birlikte sağlıklı olanları da ortadan kaldırmaya yatkın olduğu için hastaların yorgun, tükenmiş ve daha fazlasını hissetmelerine sebep olur. Bu yüzden araştırmacılar asğlıklı hücreleri korumaya yönelik yeni yaklaşımlar arıyorlar. Yeni bir fikir, kanser hücrelerinin ultrason enerjisiyle yok edebilir. Ancak, bu tedavi bile bazen sağlıklı dokuya zarar verebilir. Ancak yeni gelişme ultrason enerjisi sadece kanser hücrelerine zarar vererek şekilde sınırlayarak bu sorunun çözülmesine yardımcı olabilir. Sağlıklı hücreler bundan zarar göreceklerse bile bu çok az acılı olacaktır.

David Mittelstein, ekibinin bulgularının heyecan verici olduğunu söylüyor. Mittelstein, Pasadena’daki California Teknoloji Enstitüsü’nde biyomedikal mühendisidir. Mittelstein düşük yoğunluklu ultrason için, “Doktorların benzersiz fiziksel ve yapısal özelliklerine göre kanser hücrelerini hedeflemesine izin verebilir.” diyor. Enerjinin yayılması sağlıklı dokuya çok az zarar vermelidir.

Tedavi, frekansı 20,000 hertz (saniyedeki devir) üzerinde olan ses dalgaları atımlarını– enerjiyi- gönderir. Bu frekans kulaklarımızın duyamayacağı kadar yüksektir. (Bu da onu ‘ultra’ ses yapan şeydir). Medikal görüntüleme, bu düşük yoğunluklu ultrasonun çok kısa atımlarına dayanır.

Doktorlar zaten kanser hücrelerini öldürmek için yüksek yoğunluklu ultrason kullanıyorlar. Bu ses dalgaları, küçük odaklanmış bir alana çok fazla enerji gönderir. Dalgalar, o bölgedeki hücrelerin içindeki suyu titreştirir. Bu, hücrelerin çok ısınmasına sebep olur. Hedeflenen hücreler ve çevresindekilerin sıcaklığı sadece 20 saniye içinde 65 santigrat dereceye ulaşır. Bu, kanser hücrelerini öldürür. Dezavantajı, sağlıklı hücreler de yok olur.

Mittelstein’ın ekibi farklı bir şey denemek istedi.

Başka bir Caltech laboratuvarı, düşük yoğunluklu ultrasonun kanser hücreleri üzerindeki etkisini araştırmıştı. Bu hücreler, sağlıklı olanlardan farklıdır, daha büyük çekirdekleri vardır ayrıca daha yumuşaktırlar. Diğer Caltech ekibi kanser hücrelerinin bilgisayar modelini oluşturdular. Bu model, düşük yoğunluklu ultrasonun kanser hücrelerini öldürebileceğini öne sürmüştür. Mittelstein bu süreci, “Eğitimli bir şarkıcının belirli bir nota söyleyerek şarap kadehini kırması” şeklinde açıklıyor.

Ancak bu fikir test edilmemişti, bu yüzden ekip bunu denemeye başladı.

İl olarak, kanser hücrelerini sağlıklı kan hücreleri ve bağışıklık hücreleri ile karıştırdılar. Bu hücrelerin hepsi bir sıvıda asılı kaldılar. Daha sonra bilim insanları, düşük yoğunluklu ultrasonun düşük atımlarını bu süspansiyona yönlendirdiler.

Ekip, 300,000 ile 650,000 hertz aralığında farklı ultrason frekanslarını test ettiler. Ekip ayrıca, 2den 40 milisaniyeye kadar farklı atım sürelerini denediler. 20-milisaniyelik atımlarla gönderilen 500,000 hertz ultrasonun bir dakikası neredeyse her kanser hücresini öldürdü ve kan hücrelerine zarar vermedi. Ayrıca, her on bağışıklık hücresinden sekizi zarar görmedi. Mittelstein bunu büyük bir başarı olarak değerlendiriyor.

Mikro-kabarcıkların Rolü

Fotoğraf: Ultrason dalgaları bizim duyabileceğimiz seslerden çok daha hızlı hareket ederler ve daha yüksek frekanslarda oluşurlar.

Tedavi, süper-küçük mikro-kabarcıkların – sıvı içindeki bulunan küçük hava kabarcıkları gibi- birleşmesine neden oldu. Ultrason dalgaları, bu büyük kabarcıkların salınmasına (ileri-geri hareket etmesine) neden oldu. Salınma, bu mikro-kabarcıkların büyümesine, ardından şiddetli bir şekilde çökmesine neden oldu. Mittelstein kanser hücrelerini öldürmek için “mikro-kabarcıkların gerekli olduğunu ancak etkili olmadığını” söylüyor. Mikro-kabarcıklar hem sağlıklı hem de kanser hücrelerinde salınım yaptılar. Mittelstein, “sadece kanser hücrelerinin belirli ultrason hücrelerinde savunmasız” olduğunu belirtiyor.

Ultrason dalgaları kanser hücrelerine vurmak için bir kereden fazla vurmak için geri sektiğinde daha fazla hasar meydana gelmiştir.

İlk ultrason dalgaları yürüyen dalgalar olarak bilinir. Bu dalgalar, onları üreten makineden dışarı çıkarlar. Ancak bu dalgalar bir tür yüzeye çarptığında –yaklaşan yürüyen dalgalarına- geri yansıyabilirler. Mittelstein, bu çarpışan dalgaların “duran dalga” olarak bilinen özel bir desen oluşturmak için birleştiğini belirtiyor. Ayrıca bu dalganın, “‘düğüm’ olarak adlandırılan özel sabit noktaları” olduğunu açıklıyor. Bu düğümlerde basınç sabit kalır. “Anti-düğüm” adı verilen bazı diğer sabit noktalar da gelişir. Mittelstein, “Bunlarda, basınç, yürüyen dalganın genliğinin iki katı kadar artıp azalır.” diye belirtiyor.  Sonunda, duran dalgadaki kabarcıklar normal dalgadakilere göre daha fazla salınırlar. Bu ekstra salınım, kanser hücrelerini öldürmek için gerekliydi.

Ekip, duran dalganın mikro-kabarcıkları birbirine yaklaştırdığından şüpheleniyor. Mittelstein, bunun daha sonra hücrelerde biriken ultrason enerjisini arttırdığını söylüyor. Tüm hücreler bu duran dalgaya eşit tepki vermez, bu tepki hücrelerin fiziksel özelliklerine bağlı olacaktır. Burada sadece kanser hücreleri zarar gördü.

Fotoğraf: Yüksek yoğunluklu ultrason (solda kırmızı şekilde gösterilen) tüm hücreleri öldürür. Buna karşılık, düşük yoğunluklu ultrason (mavi olarak gösterilir) sadece kanser hücreleri (kırmızı renkteki) hedef alır, sağlıklı olanları (yeşil renkteki) bozulmamış şekilde bırakır.

Mittelstein, deneyinde, duran dalga oluşturmak için ses dalgalarını süspansiyona geri döndürmek için bir reflektör kullandı. Ultrasonu kemiğe karşı zıplatmanın, aynı tipte artırılmış etki sağlayabileceğinden şüphelendi.

Ekip bulgularını 7 Ocak, Applied Physics Letters’da yayınladı.

Timothy Meakem, bu çalışmanın heyecan verici olduğunu söylüyor. Kendisi bu çalışmaya dahil değildi, yine de ultrasonun tıptaki değerinin biliyor. Meakem, Charlottesville, Virginia’daki Focused Ultrasound Foundation’da baş tıbbi görevli olarak çalışıyor.

Bu hücrelerde görülen etki insanlarda da ortaya çıkarsa, doktorların kanser hücrelerini şu anda mümkün olmayan yollarla hedeflemesine izin vereceğini söylüyor.

Ancak, bu tekniğin hastalarda kullanılmaya hazır olmadığını da belirtiyor. Bu, yeni bir tedavi geliştirme sürecindeki ilk adımdır. Ancak sonraki aşamalar iyi giderse, “hastalar için büyük bir fayda olabilir” diye belirtiyor.

Mittelstein zaten ilerliyor. Ekibinin sonraki deneyleri, bir sıvıdaki hücreleri hedeflemenin ötesine geçecek. Kanserli bir tümörü modelleyen hücre tümseklerine odaklanacaklar. Tedavi edilen tümörlerde benzer hücre öldürme yaparlarsa, “Bu terapinin kanser terapisinde önemli bir etki yaratabileceğini düşünüyoruz” diyor.

Kaynak : sciencenewsforstudents.org