血液脳関門を開く超音波：新たな希望
神経外科医のグレアム・F・ウッドワース博士は、グリオーマ研究が「行き止まり」と見なされていた時代から、この分野に注力してきました。彼のキャリアは、ファイザーでの創薬化学者としての経験から始まり、今日ではメリーランド大学医学部で神経外科の教授兼主任を務めています。
MB-FUSによるBBB開口の進展
2005年以来、グリオーマの治療法は変わっていませんでしたが、現在ではマイクロバブル強化経頭蓋集中超音波 (MB-FUS)を用いた治療が注目されています。この技術は、300人以上の患者を対象とした800回以上のセッションで血液脳関門 (BBB)を開口させることに成功しています。当初は脳腫瘍に焦点が当てられていましたが、アルツハイマー病、パーキンソン病、筋萎縮性側索硬化症の患者を対象とした初期試験も行われています。
ウッドワース博士らの研究チームは、神経科医、精神科医、さらには外来技師が非侵襲的な治療や液状生検のためにBBBを通過させるための重要なロードマップを発表しました。初期の主要な目標は、開口を引き起こすマイクロバブルが制御不能に振動するのを防ぎ、超音波線量を標準化する方法を見つけることでした。
精密な音響測定と線量標準化
高周波集中超音波は、前立腺組織の焼灼を皮切りに、本態性振戦、パーキンソン病、てんかん、慢性疼痛の治療法として10年前にFDA承認されました。現在、脳治療のための低周波集中超音波がFDA承認の最終段階にあります。
新しく発表された論文では、BBBを確実に開口させるためのパルス長、周波数、音響パワーといったパラメーターが議論されています。これは、使用するデバイスや技術によって変動するため、標準化が極めて重要です。低周波はマイクロバブルを振動させ、薬物送達や液状生検のための一時的な開口を脳内に作り出すために必要です。この開口は通常48時間持続しますが、初期の兆候では開口はすぐに始まり、急速に減少するため、薬物投与は最初の数分間に血漿濃度がピークに達するよう調整することが重要です。
新しい標準は音響放出信号に依存しています。高周波超音波が温度変化を測定するのに対し、低周波ではマイクロバブルの動きを音で監視します。ブリガム・アンド・ウィメンズ病院のアレクサンドラ・J・ゴルビー博士は、220キロヘルツの超音波を使用し、ハイドロフォンと呼ばれる小型マイクでマイクロバブルの振動を検出し、定量化できることに驚きを示しています。これにより、線量マップを作成し、精密な線量調整が可能になります。
線量設定は、BBBを開口させるだけでなく、マイクロバブルが血管を損傷したり破裂したりするのを防ぐためにも重要です。
承認への長い道のり
この研究と規制の道のりは複雑でした。既存の化学療法の脳への送達を改善するだけでなく、新規デバイス、静脈内マイクロバブル、MRI造影剤としてのガドリニウム、そして化学療法自体の承認が必要でした。ガドリニウムトラッピングの懸念から、チームは外科手術前に集中超音波を使用するよう試験を再設計し、治療が切除予定の脳組織にどのように影響するかを示すことができました。
線量データは、高悪性度グリオーマ患者を対象に、月次のアジュバントテモゾロミドとMB-FUSを併用する試験から得られました。このアプローチは標準化の準備ができているように見えました。研究チームは、リアルタイムで何が起こっているかを理解できる閉ループフィードバック制御システムの構築を目指し、線量反応や治療を導く線量レジメンの重要性を強調しました。
この論文は、ブリガム・アンド・ウィメンズ病院で23名の高悪性度グリオーマ患者を対象に実施された58回の治療セッションにおける972件の個別アプリケーションから得られたデータを使用しています。試験中にソフトウェアがアップグレードされ、サブスポット超音波照射が可能になり、各スポットの音響放出を測定することで、冷スポットではパワーを上げ、ホットスポットでは下げるという精密な調整が可能になりました。
今後の展望
新しく発表されたパラメーターは、この技術の科学的、臨床的、規制上の軌道を「加速させる」と期待されています。ジョージア工科大学のコスティス・D・アルヴァニティス博士は、これらの測定が臨床導入を加速させ、安全で効果的な応用を確保するために不可欠であると述べています。この枠組みは、異なる病院やベンダー間での比較を可能にし、最終的に異なる疾患を治療するための最適な設定を特定するのに役立ちます。
ウッドワース博士は、年内にも液状生検のFDA申請が行われる可能性が高いと見ています。彼はまた、2023年のテモゾロミド試験の患者たちの経過を慎重に観察しており、非常に悪性の脳腫瘍とMRIスキャンにもかかわらず、多くの患者が生存していることに注目しています。彼は、この技術が「何かの始まりであり、非常にエキサイティングだ」と述べ、患者がより良い治療を受けるに値すると信じ、研究を続ける決意を新たにしています。
元記事：Using Ultrasound to Open the Blood-Brain Barrier: New Hope