McKelvey工程学院生物医学工程副教授，医学院放射肿瘤学副教授;Eric Leuthardt医学博士，华盛顿大学医学院神经外科和麦凯维工程学院生物医学工程教授;研究小组在小型和大型动物模型上测试了这种方法，发现通过简单的血液样本显著提高了对脑肿瘤的检测和诊断灵敏度。这项研究的结果发表在2021年11月10日的《Theranostics》杂志上。
这种被称为超声活检的方法使用聚焦超声来定位大脑深处的肿瘤。一旦确定位置，研究人员将微气泡注射到血液中，这些微气泡会到达超声目标组织并脉动，从而安全地打开血脑屏障。这些临时开口允许肿瘤中的DNA、RNA和蛋白质等生物标记物通过血脑屏障并释放到血液中。
Chen, Leuthardt和他的团队几年来一直致力于他们的超声液体活检(sonobiopsy)方法，首先在小鼠上进行可行性研究，然后是安全性评估研究，最近在猪上进行了另一项研究。虽然基于血液的液体活检已经用于其他癌症患者的个性化医疗，但将该方法扩展到人类脑癌的进展仍然有限。
在这项新研究中，包括第一作者、陈超声实验室生物医学工程博士生克里斯托弗·帕西亚(Christopher pacia)在内的团队发现，超声活检方法提高了胶质母细胞瘤小鼠模型中高表达基因EGFRvIII的检测。超声活检组血液循环中EGFRvIII的DNA水平是常规血液活检组的920倍。此外，超声活检后，另一种循环肿瘤遗传标记TERT C228T ctDNA的检测值增加了10倍。此外，该方法对EGFRvIII的诊断灵敏度从7.14%提高到64.71%，对TERT C228T的诊断灵敏度从14.29%提高到45.83%。研究小组发现超声活检后感兴趣的肿瘤区域的组织损伤没有增加。
在猪模型中，超声活检使EGFRvIII ctDNA的检测增加了270倍，TERT ctDNA的水平增加了9倍。它将EGFRvIII的诊断敏感性从28.57%提高到100%，将TERT C228T的诊断敏感性从42.86%提高到71.43%。未发现明显的组织损伤。
“我们的研究表明，超声活检富集了血浆中的肿瘤特异性ctDNA，并提高了对两种胶质母细胞瘤表型的检测灵敏度，而不构成重大的安全风险，”陈说。“超声活检与先进的血液分析方法的结合有望提供微创、时空控制和灵敏的脑癌诊断。”
这项工作是一项包括工程学院和医学院成员的合作努力，包括Eric Leuthardt，医学博士，神经技术部门和神经科学与技术创新中心主任，医学院神经外科和神经科学教授，以及生物医学工程、机械工程和麦凯维工程学院的应用科学。
Leuthardt说:“除了用于病理和分子分析的神经成像和手术获得的组织外，超声活检通过极大地推进脑癌诊断、治疗监测和复发检测，有潜力成为脑肿瘤管理的第三大支柱。”“这种增强的能力可能会对整个病人护理过程产生重要影响。”
Journal Reference:
Christopher p. pacia, Jinyun Yuan, Yimei Yue, Lu Xu, Arash Nazeri, Rupen Desai, H. Michael Gach, Xiaowei Wang, Michael R. Talcott, Aadel A. Chaudhuri, Gavin p. Dunn, Eric C. Leuthardt, Hong Chen. Sonobiopsy for minimally invasive, spatiotemporally-controlled, and sensitive detection of glioblastoma-derived circulating tumor DNA. Theranostics, 2022; 12 (1): 362 DOI: 10.7150/thno.65597