2024.09.13. 多伦多大学Meaghan A. O'Reilly在《Science》(IF=44.7) 上发表Review文章 “Exploiting the mechanical effects of ultrasound for noninvasive therapy”.文章主要探讨了聚焦超声(FUS)这一技术在非侵入性治疗中的应用，通过利用超声波的机械效应，在多个领域产生了治疗性生物效应，具有巨大的临床潜力。
FUS 简介：FUS是一种高度通用的医疗技术，能将非电离声波能量聚焦于体内深处，产生治疗性生物效应且不损伤周围组织。其可通过热或非热机制产生瞬时或永久的组织变化，治疗焦点可小至一粒米，也可扫描多个目标以产生更大的治疗体积。临床应用：FUS已用于碎石术(肾结石的破坏)和白内障手术，在组织的局部热消融方面也有应用，如通过高强度聚焦超声(HIFU)对良性和恶性肿瘤的消融。新兴应用：利用超声波的机械效应产生一系列生物反应，包括对中枢神经系统组织的操纵、靶向组织破坏和内源性免疫系统的调节等，这些新兴应用具有巨大的临床潜力。
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FUS无创地在体内深处产生生物效应
超声与微泡增强脑血管通透性：超声波结合静脉注射微泡可瞬时、可逆地增加大脑血管通透性，促进治疗药物的输送，该技术在脑部疾病治疗中有巨大潜力，如在脑肿瘤、阿尔茨海默病、帕金森病和肌萎缩侧索硬化等疾病的研究中取得了进展，但仍需更大规模的安慰剂对照研究来确定其治疗效果。超声非侵入性刺激神经元：超声暴露可调节血脑屏障(BBB)以增强血管通透性并诱导神经调节，此外，单独的超声在神经调节方面也有潜在作用，超声神经调节是治疗超声中发展最快的子领域之一，许多超声神经调节研究在健康人体受试者中进行，临床试验数量在患者群体中快速增长，但仍需优化刺激方法并在更大规模的随机对照试验中验证其有效性。超声调制BBB释放肿瘤生物标志物：当BBB被渗透时，超声波可增强肿瘤生物标志物的释放并增加其在血液中的浓度，以促进液体活检，虽然这项技术仍需进一步研究以实现临床意义上的生物标志物增强和检测敏感性评估，但具有很大的应用潜力。
声遗传学提供超声神经调节的细胞类型特异性：声遗传学通过对细胞进行基因修饰使其对超声敏感，从而实现超声神经调节的细胞类型特异性，这是一个新兴的研究领域，为理解大脑功能和治疗疾病提供了强大的工具，但其临床转化路径尚不清楚。
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2. 诱导非热组织破坏
高压脉冲超声机械分割组织：在极高的稀疏压力下，纳米级气体囊可作为内在核产生空化，从而机械地破坏组织，这种被称为 “组织摧毁术histotripsy” 的技术能够实现高空间精度的组织液化，已在心脏病、癌症、血肿、深静脉血栓和肌肉骨骼等应用中进行了探索，且在肝脏肿瘤治疗中取得了重要里程碑，但仍需更多的临床研究来评估其在不同组织中的应用效果。
超声介导的微泡破坏产生抗血管生成效应：在较高暴露水平下，超声和微泡可对血管产生破坏作用，这可用于治疗肿瘤，与化疗和放疗结合可产生强大的抗肿瘤效果，早期研究显示出了希望，未来需要更大规模的对照临床研究。
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用于选择性组织损伤和破坏的机械方法
超声介导的免疫调节：通过直接或间接利用超声与组织的相互作用或通过超声介导的免疫刺激剂的递送，超声可激活内源性免疫系统，产生抗肿瘤免疫反应，与免疫检查点抑制剂等免疫治疗剂联合使用可增强其效果，目前多项临床试验正在进行中以评估其疗效。
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超声介导的免疫调节策略
研究进展总结：FUS领域近年来发展迅速，非热疗法正在被开发和转化，以克服热消融面临的一些挑战或刺激独特的生物效应，文章描述了四个利用超声机械效应的关键领域，这些领域在研究和临床兴趣方面都有显著增长。临床试验结果：虽然目前的临床试验结果大多来自于评估安全性和可行性的概念验证研究，而非疗效研究，但早期结果令人鼓舞，临床患者中观察到的生物效应与临床前研究结果相一致。未来展望：未来的临床试验对于评估更大患者群体中的疗效和长期安全性至关重要，同时技术的发展和系统的完善对于FUS的广泛应用也至关重要，随着越来越多的研究人员参与该领域，FUS有望成为革命性的医疗技术。
文章链接
DOI: 10.1126/science.adp720
