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电场“引爆”癌细胞?这个黑科技背后原理究竟是啥?

2019-07-28 16:21 网络整理 地市新闻 编辑:晓燕 浏览数:草根网

 就在那一瞬间,当特定频率的治疗电场施加到正在分裂的癌细胞周围时,我耳边立马回想起了《星际迷航3:超越星辰...

来源:奇点网

今年2月份的最后一天,我偶然看到一个叫Optune的非侵入性电场抗癌设备在香港获批。

非侵入性电场抗癌?奇点糕还真是第一次听说。

强烈的好奇心驱使我去研究了一下Optune电场抗癌的原理。

就在那一瞬间,当特定频率的治疗电场施加到正在分裂的癌细胞周围时,我耳边立马回想起了《星际迷航3:超越星辰》中的配乐Sabotage。

尤其是那1分52秒开始的那一声“Why~~~”。

不过我当时想喊出来的却是“Wa~~~”;此时此刻,“Why~~~”这一声呼喊,无论如何都应该留给癌细胞

▲ 施加电场之后,癌细胞纷纷破裂,场面与《星际迷航3:超越星辰》一样刺激!

▲ 施加电场之后,癌细胞纷纷破裂,场面与《星际迷航3:超越星辰》一样刺激!

那么,电场“引爆”癌细胞这个酷炫的抗癌黑科技背后的原理究竟是啥呢?

且边听边看奇点糕给你分析。

变“废”为宝

事情还得从2000年说起。

当时执教于以色列理工学院——一所享誉全球的理工类大学——的Yoram Palti博士,他想基于自己的专业知识,给癌症带来新疗法。

▲ Yoram Palti博士(novocure.com)

▲ Yoram Palti博士(novocure.com)

不过,Palti博士是一名生物物理和电生理学专家,这在当时怎么看都与抗癌扯不上关系。好在他对电和生命的理解高于常人。

实际上,细胞是由基本的带电粒子组成的,在生命活动中发挥作用的很多大分子都是带电的,而且细胞的电活动在很多生理过程中也发挥了重要的作用[1],那么,理论上癌细胞肯定会受到电场的影响。

至于究竟哪种电场干预才会导致癌细胞死亡,而不伤害正常细胞,就是Palti博士需要做的研究。

▲ 癌细胞分裂现场直播(先变圆,然后一分为二)

▲ 癌细胞分裂现场直播(先变圆,然后一分为二)

查阅大量文献资料之后,Palti博士发现,交变电场可以对活组织产生广泛的影响。

那些频率低于1kHz的电场是低频电场,只能干扰干扰细胞膜表面粒子运动[2]。它的使用场景,我们都很熟悉了,可以用于刺激神经、肌肉和心脏[3,4],甚至还可以刺激骨骼生长并加速骨折愈合[5]。

而那些频率在10MHz以上的高频电场,生理作用就完全变了。它的刺激效果几乎消失了,取而代之的是热效应[6]。这个频段也有一些应用,例如射频消融这种侵入性的肿瘤疗法[7]等。

▲ 这个图就是为了好看(nature.com)

▲ 这个图就是为了好看(nature.com)

最尴尬的就数频率在10kHz到1MHz之间的中频电场了,它们既不能激活神经和肌肉,也不足以在低强度下产生足够的热能。所以很长一段时间里,科学家们都觉得中频电场很废,对细胞来说没什么有意义的生物学效应[6]。

不过Palti博士没有因此就放过了没人爱的中频电场。

他仔细研究了中频电场的过往研究,发现中频电场能影响到细胞内部粒子的排列,而且细胞在电场中还会旋转[8-10]。

这些现象吸引了他们的注意。

于是,Palti博士在自家车库里开始了自己的研究。

▲ Palti博士研究的中频电场的位置(onclive.com)

▲ Palti博士研究的中频电场的位置(onclive.com)

2004年五一,Palti博士的研究成果成功发表在著名期刊《癌症研究》上 [11]。首次证实极低强度(<2V/cm)的中频电场(100-300kHZ),可以扰乱癌细胞的有丝分裂,进而抑制癌细胞的增殖,在小鼠模型上也表现出了良好的抑制肿瘤生长效果。

他们把这种疗法称为肿瘤电场治疗(Tumor Treating Fields,TTFields)。这种疗法不仅无创,而且没有任何显著的副作用。

电场“引爆”癌细胞

写到此处,本奇点糕就不再卖关子了。

现在Palti博士已经知道,中频电场主要通过两种方式“引爆”癌细胞。

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