TTFields治療腦膠質(zhì)瘤的實(shí)驗(yàn)研究和臨床應(yīng)用進(jìn)展

楊建凱，楊吉鵬(綜述)，焦保華(審校)

(河北醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院神經(jīng)外科, 河北 石家莊 050000)

腫瘤治療電場(chǎng)(tumor treating fields，TTFields)是近些年來(lái)新出現(xiàn)的一種嶄新的腫瘤治療手段，其原理是使用中頻低強(qiáng)度電場(chǎng)有效阻斷腫瘤細(xì)胞有絲分裂，抑制腫瘤細(xì)胞增殖，殺傷腫瘤細(xì)胞；同時(shí)TTFields與化療藥物具有一定的協(xié)同作用，可增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性。目前多項(xiàng)體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)均已證實(shí)TTFields對(duì)于腦膠質(zhì)瘤具有強(qiáng)大的臨床治療作用，并經(jīng)美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(Food and Drug Administration，F(xiàn)DA)批準(zhǔn)應(yīng)用于復(fù)發(fā)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和初診膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的治療[1]?，F(xiàn)總結(jié)近10余年來(lái)TTFields的研究成果，系統(tǒng)闡述TTFields在抗腫瘤方面的作用機(jī)制、動(dòng)物腫瘤生長(zhǎng)抑制實(shí)驗(yàn)、治療腦膠質(zhì)瘤的臨床實(shí)驗(yàn)進(jìn)展及其應(yīng)用前景，并進(jìn)行綜述。

1 TTFields抗腫瘤方面的作用機(jī)制

TTFields是通過(guò)向腫瘤區(qū)域輸送中頻低強(qiáng)度電場(chǎng)、協(xié)同傳統(tǒng)治療方法以達(dá)到更好治療效果的新療法，但其中具體的作用機(jī)制尚未完全清楚。之前，主流觀點(diǎn)認(rèn)為TTFields是新型的抗腫瘤有絲分裂治療模式，當(dāng)使用特殊的低強(qiáng)度(1～3 V/cm)和中頻(≤200 kHz)電場(chǎng)，腫瘤細(xì)胞在有絲分裂過(guò)程中被破壞，不同的癌細(xì)胞系需調(diào)節(jié)為其特定的頻率，而靜止的細(xì)胞不受影響[2]；隨后有研究證實(shí)TTFields在細(xì)胞分裂時(shí)阻止細(xì)胞增殖和破壞細(xì)胞，前者表現(xiàn)為干擾有絲分裂紡錘體的正確形成，后者導(dǎo)致有絲分裂細(xì)胞迅速解體，這2種效應(yīng)都是頻率相關(guān)、與特定場(chǎng)對(duì)分裂單元內(nèi)電荷和偶極子施加的計(jì)算定向力一致[3]。

最近的研究表明，TTFields可以改變細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)，從而改變細(xì)胞膜的通透性，進(jìn)而提高化療藥物的滲透率，以達(dá)到更好的治療療效[4]。此機(jī)制可通過(guò)增加TTFields暴露的生物發(fā)光劑或細(xì)胞膜膜結(jié)合劑(如葡聚糖-FITC)來(lái)間接反映膜通透性的改變，之后通過(guò)掃描電子顯微鏡直觀觀察。有進(jìn)一步研究表明，TTFields暴露導(dǎo)致細(xì)胞膜上生物發(fā)光和膜孔的改變，在交替電場(chǎng)停止24 h后得到恢復(fù)，從而證明其導(dǎo)致的膜通透性改變是可逆的，這使之前有關(guān)TTFields與其它因素的相協(xié)同作用得到更好的解釋，對(duì)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和其他癌癥聯(lián)合治療方案的設(shè)計(jì)具有深遠(yuǎn)意義，并對(duì)這些此類疾病治療規(guī)范的制定有顯著影響。Shteingauz等[5]研究發(fā)現(xiàn)，TTFields誘導(dǎo)自噬上調(diào)依賴于腺嘌呤核糖核苷酸(adenosine monophosphate,AMP)激活蛋白激酶的激活，AMP激活蛋白激酶或自噬相關(guān)蛋白7的缺失抑制自噬上調(diào)，也抑制對(duì)TTFields治療敏感的細(xì)胞，這表明癌細(xì)胞利用自噬作為對(duì)TTFields的抵抗機(jī)制。有研究結(jié)果表明，自噬的激活有助于TTFields介導(dǎo)的體外或體內(nèi)抗多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(glioblastoma multiforme，GBM)活性，TTFields治療可上調(diào)幾種自噬相關(guān)基因并誘導(dǎo)細(xì)胞形態(tài)學(xué)改變，其誘導(dǎo)的GBM自噬與通過(guò)雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)/p70S6K途徑降低Akt2表達(dá)相關(guān)[6]。

研究表明TTFields對(duì)多種惡性腫瘤細(xì)胞系，如人神經(jīng)膠質(zhì)瘤U87細(xì)胞、人乳腺癌MDA231細(xì)胞、人惡黑Patrieia細(xì)胞等，均有明顯的抗腫瘤增殖作用[3]。TTFields以細(xì)胞系依賴的方式刺激Ca2+進(jìn)入，使細(xì)胞停止于有絲分裂的G或S期，伴有線粒體內(nèi)膜電位破壞和DNA降解，導(dǎo)致克隆細(xì)胞生存率下降[7]。在非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系中，TTFields通過(guò)下調(diào)乳腺癌1號(hào)基因信號(hào)和降低DNA雙鏈斷裂修復(fù)能力，引發(fā)對(duì)電離輻射的條件易感性[8]?？傊囗?xiàng)報(bào)道均證實(shí)，TTFields以場(chǎng)強(qiáng)度和頻率依賴的方式減少不同膠質(zhì)瘤細(xì)胞株的增殖，且具有電場(chǎng)換相時(shí)間的依賴性。

2 TTFields的動(dòng)物腫瘤生長(zhǎng)抑制實(shí)驗(yàn)

TTFields的早期動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，中頻低場(chǎng)強(qiáng)交變電場(chǎng)對(duì)多種腫瘤細(xì)胞增殖具有抑制作用，其機(jī)制與電場(chǎng)的作用頻率、強(qiáng)度、時(shí)間、方向和腫瘤細(xì)胞的類型相關(guān)。Kirson等[9]描述了通過(guò)植入電極應(yīng)用TTfields對(duì)小鼠皮內(nèi)惡性黑色素瘤的影響，采用不同頻率的單向TTfield治療小鼠5 d，腫瘤大小較對(duì)照組減小，增加TTfields方向的數(shù)量也明顯抑制腫瘤生長(zhǎng)。Kirson等[9]同時(shí)比較了Fischer大鼠顱內(nèi)接種膠質(zhì)瘤細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，外用幾何匹配電極加溫度治療6 d，表明最佳抑制頻率為200 kHz，電壓為2 V/cm。對(duì)TTfields在健康動(dòng)物的安全性研究表明，對(duì)新西蘭兔子的胸部施加TTfields，在整個(gè)暴露期間和暴露后，心率或節(jié)律沒(méi)有變化。為了測(cè)試慢性TTfields的安全性，在新西蘭兔子的頭部或胸部使用TTfields，經(jīng)過(guò)1個(gè)月的隨訪，所有動(dòng)物都被殺死，檢查主要器官的樣本，所有動(dòng)物均未發(fā)現(xiàn)治療相關(guān)毒性。隨后在小鼠、豚鼠、兔、犬、恒河猴等的動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)證實(shí)，同樣可看到TTFields能夠抑制腫瘤生長(zhǎng)、減少病灶的轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散的作用[10-11]。

3 TTFields治療腦膠質(zhì)瘤的臨床實(shí)驗(yàn)進(jìn)展

Stupp等[12]研究結(jié)果表明TTFields治療腦膠質(zhì)瘤腫瘤有效性、安全性較單純化療高，其治療后嚴(yán)重并發(fā)癥也較少。由于TTFields單獨(dú)治療與替莫唑胺化療擁有相同的治療效果，且沒(méi)有嚴(yán)重的肝腎和神經(jīng)系統(tǒng)不良反應(yīng)，美國(guó)FDA于2011年4月批準(zhǔn)了TTF用于治療復(fù)發(fā)的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤。

前瞻性隨機(jī)3期臨床試驗(yàn)(EF-14)評(píng)估TTFields在新診斷的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤初始治療中的應(yīng)用，研究評(píng)估了TTFields聯(lián)合替莫唑胺化療，對(duì)新診斷的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的無(wú)進(jìn)展生存期和總生存期的影響。該研究為隨機(jī)、開(kāi)放性臨床試驗(yàn)，結(jié)果顯示TTFields聯(lián)合替莫唑胺化療組較單一替莫唑胺化療組的中位無(wú)進(jìn)展生存期和中位總生存期顯著延長(zhǎng)，此結(jié)果使FDA 2015年10月批準(zhǔn)電場(chǎng)療法聯(lián)合替莫唑胺用于治療新診斷的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤。隨后2017年研究結(jié)果得出的結(jié)論是，在術(shù)后標(biāo)準(zhǔn)化放化療的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者隨機(jī)臨床試驗(yàn)的最后階段， 采用TTFields聯(lián)合替莫唑胺化療，與單一替莫唑胺化療相比，前者的無(wú)進(jìn)展生存期和總生存期獲得顯著改善[13]。

2017年有報(bào)道第1例兒童膠質(zhì)母細(xì)胞瘤成功接受TTFields治療的病例，表明TTFields在阻止此患兒兒童膠質(zhì)母細(xì)胞瘤復(fù)發(fā)方面發(fā)揮了重要作用，且沒(méi)有明顯的不良反應(yīng)[14]。Green等[15]報(bào)告了5例高級(jí)別膠質(zhì)瘤患兒接受TTFields治療聯(lián)合化療和(或)放射治療的可行性，其中2例在第2次復(fù)發(fā)時(shí)開(kāi)始TTFields治療，出現(xiàn)腫瘤進(jìn)展；2例在放射治療后預(yù)先接受TTFields治療，均顯示出部分反應(yīng)；1例在第1次復(fù)發(fā)時(shí)接受治療，也顯示出部分反應(yīng)。所有5例患者均能很好地耐受TTFields，而無(wú)限制治療的毒性反應(yīng)。

有關(guān)靶向藥物與TTFields聯(lián)合治療膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的實(shí)驗(yàn)研究目前不多。索拉非尼是抗增殖和凋亡的藥物，被用作膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的一線治療藥物，在和TTFields聯(lián)合治療時(shí)可使膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞對(duì)TTFields敏感，機(jī)制是通過(guò)生成活性氧物種加速細(xì)胞凋亡[16]。采用TTFields的分割治療方案，在保持療效的同時(shí)可以縮短治療時(shí)間。臨床研究顯示，TTFields對(duì)腫瘤細(xì)胞的影響在3～12 h/d的治療時(shí)間內(nèi)高于正常細(xì)胞，但在24 h/d的治療時(shí)間內(nèi)差異變得很小[17]。相比化療、放療引起的不良反應(yīng)，其不良反應(yīng)小更易讓患者接受，故其應(yīng)用前景較大。

4 TTFields的臨床不良反應(yīng)

應(yīng)用TTFields最常見(jiàn)的不良反應(yīng)是電極片接觸部位的皮膚不良反應(yīng)，但所有的皮膚不良反應(yīng)都是可逆的。其他不良反應(yīng)包括頭痛(3%)、肌肉抽搐(1%)、全身乏力(2%)、跌倒(1%)。Kirson等[9]報(bào)道膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者因腫瘤細(xì)胞放電導(dǎo)致出現(xiàn)癲癇部分性發(fā)作，在連續(xù)服用抗癲癇藥后發(fā)現(xiàn)肝功能下降，但全血細(xì)胞計(jì)數(shù)、凝血功能和電解質(zhì)等生化指標(biāo)未見(jiàn)異常。TTFields長(zhǎng)期治療后，消化系統(tǒng)及血液系統(tǒng)的毒性反應(yīng)發(fā)生率僅為4%和3%，感染的發(fā)生率不足4%，遠(yuǎn)低于常規(guī)化療患者。故TTFields治療的最主要不良反應(yīng)是皮膚局部反應(yīng)，這也是導(dǎo)致膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者接收TTFields治療依從性降低的主要原因，因此加強(qiáng)TTFields治療期間的預(yù)防，積極對(duì)癥處理及降低皮膚不良反應(yīng)的發(fā)生率是我國(guó)下一步推廣TTFields治療的重點(diǎn)[18]。

TTFields治療期間皮膚不良反應(yīng)的預(yù)防措施主要包括：①推薦使用電動(dòng)剃刀剃頭，降低皮膚割傷風(fēng)險(xiǎn)；②剃頭后使用刺激性小的洗發(fā)水進(jìn)行清洗；③黏貼及去除電極前后需洗手并清潔頭皮。其治療措施主要包括：①局部發(fā)生皮炎時(shí)推薦涂抹糖皮質(zhì)激素；②由于大部分藥膏中含油脂成分，故殘留在頭皮上的藥膏務(wù)必用生理鹽水清洗干凈，并保持干燥，否則會(huì)影響皮膚與電極的接觸效果，干擾TTFields發(fā)揮作用；③當(dāng)皮膚出現(xiàn)感染時(shí)，推薦應(yīng)用抗生素，可選用莫匹羅星軟膏、多黏菌素B軟膏，不推薦使用含新霉素的軟膏，以免誘發(fā)接觸性皮炎。

5 TTFields治療腦膠質(zhì)瘤的前景

TTFields已被證實(shí)在腫瘤細(xì)胞分裂時(shí)阻止細(xì)胞增殖和破壞細(xì)胞，越來(lái)越多的證據(jù)表明其可通過(guò)刺激腫瘤微環(huán)境中的免疫反應(yīng)發(fā)揮作用[19]。與細(xì)胞毒性化學(xué)療法等其他治療方式相比，TTFields療法的優(yōu)點(diǎn)包括其無(wú)創(chuàng)性和提高生活質(zhì)量。TTFields與替莫唑胺等化療藥物的聯(lián)合使用提高了膠質(zhì)母細(xì)胞瘤對(duì)化療的敏感性，但是并未發(fā)現(xiàn)疊加的肝腎或神經(jīng)系統(tǒng)毒性反應(yīng)。2018年12月，我國(guó)國(guó)家衛(wèi)健委《腦膠質(zhì)瘤診療規(guī)范》(2018年版)在治療中推薦TTFields用于新發(fā)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和高復(fù)發(fā)級(jí)別腦膠質(zhì)瘤。目前研究顯示其安全有效，推薦用于新發(fā)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(1級(jí)證據(jù))和復(fù)發(fā)高級(jí)別腦膠質(zhì)瘤的治療(2級(jí)證據(jù))。

膠質(zhì)母細(xì)胞瘤盡管有一線化療藥物(如替莫唑胺等)治療，但幾乎所有患者均會(huì)很快經(jīng)歷腫瘤的復(fù)發(fā)，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤平均進(jìn)展時(shí)間為6～11個(gè)月，預(yù)后不佳。TTFields是非常有前景的腫瘤治療手段，不光針對(duì)腦腫瘤，對(duì)卵巢癌、肺癌、乳腺癌、胰腺癌均有效，以不良反應(yīng)低、臨床效果佳的特征正式寫入了最新美國(guó)國(guó)立綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)指南中。未來(lái)的研究應(yīng)建立與其它現(xiàn)有抗癌方法的最佳組合，這可能為腦膠質(zhì)瘤患者提供額外的生存獲益。而且，目前其臨床費(fèi)用較高，期望在不久的將來(lái)可以降低價(jià)格，納入保險(xiǎn)，為更多患者帶來(lái)新的希望。