Ультразвук — звуковые волны с частотой выше порога человеческого слуха — давно стал неотъемлемой частью современной медицины. Его используют для диагностики, наблюдения за состоянием органов и даже для первых изображений будущих младенцев. Теперь эта технология выходит на новый уровень: фокусированный ультразвук — точечное концентрирование звуковой энергии в небольшом объеме — открывает перспективы лечения онкологических, нейродегенеративных и редких заболеваний, пишет The Сonversation.
Фокусированный ультразвук был впервые испытан более 80 лет назад, когда ученые обнаружили, что сфокусированная звуковая энергия может нагревать и разрушать участок ткани размером с рисовое зернышко. Это сравнимо с тем, как солнечный свет, собранный через увеличительное стекло, может поджечь сухой лист.
Поначалу технология не применялась в клиниках из-за технических ограничений: кости черепа поглощали ультразвук, мешая передаче достаточной энергии к мозгу. Прорыв произошел, когда ученые начали использовать большие массивы ультразвуковых излучателей, синхронизируя их работу с данными визуализации плотности и формы черепа. Это позволило точно направлять пучки звука в нужные участки.
Сегодня фокусированный ультразвук используется в клиниках по всему миру. Одна из наиболее успешных областей — лечение эссенциального тремора (неконтролируемой дрожи рук). Тысячи пациентов уже получили такую терапию.
Одной из главных проблем лечения заболеваний мозга является гематоэнцефалический барьер — плотный защитный слой клеток, который не пропускает опасные вещества, но и блокирует проникновение лекарств.
Более 20 лет назад ученые выяснили, что низкоинтенсивные импульсы фокусированного ультразвука способны временно открыть этот барьер. Внутри сосудов образуются микропузырьки, которые начинают колебаться, расширяя стенки сосудов и создавая крошечные поры. Через них лекарства из крови проникают в мозг — строго в том месте, куда направлен ультразвук.
Сегодня уже созданы медицинские устройства, которые применяются в клинических испытаниях для доставки препаратов при лечении глиобластомы, метастазов в мозге и болезни Альцгеймера.
Также ведутся исследования по использованию ультразвука для доставки генной терапии, которая способна исправлять дефектные участки ДНК. Обычно такие препараты не проходят через защитный барьер мозга, но фокусированный ультразвук позволяет обойти это ограничение.
Современная иммунотерапия активирует собственную иммунную систему пациента для борьбы с раком. Однако при ряде опухолей — например, при раке поджелудочной железы, молочной железы или глиобластоме — организм не реагирует на такие методы: опухоли «холодные» с точки зрения иммунного ответа.
Исследования показали, что фокусированный ультразвук может разрушать опухоли таким образом, что их обломки попадают в лимфатические узлы, где активируют иммунную реакцию против раковых клеток.
В 2022 году Университет Виргинии (США) открыл первый в мире Центр иммуноонкологии фокусированного ультразвука, где сейчас проводятся клинические испытания нового метода у пациентов с меланомой.
Изначально исследования были сосредоточены на распространенных и тяжелых заболеваниях, таких как рак и болезнь Альцгеймера. Но технология обещает помочь и пациентам с редкими диагнозами.
Особое внимание исследователей привлекла церебральная кавернозная мальформация (ЦКМ) — редкое заболевание, при котором в мозге образуются сосудистые аномалии. Они могут кровоточить и вызывать тяжелые неврологические симптомы. Основной метод лечения сейчас — хирургическое удаление, но операция опасна, если поражен труднодоступный участок мозга.
Ученые обнаружили, что фокусированный ультразвук может не только улучшить доставку лекарств к этим поражениям, но и сам по себе останавливать их рост — по крайней мере, у лабораторных животных.
Поскольку безопасность метода уже доказана в других клинических областях, нейрохирурги начали проектировать первые клинические испытания для пациентов с ЦКМ.
Фокусированный ультразвук из технологии диагностики превратился в мощный терапевтический инструмент. Он может помочь: безопасно доставлять лекарства в мозг, активировать иммунную систему против «невидимых» опухолей и лечить редкие заболевания без инвазивных операций.
Уже в ближайшие годы этот метод может стать стандартом лечения ряда тяжелых болезней, включая рак и нейродегенеративные расстройства.