RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
he_IL
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
גליובלסטומה הוא אגרסיבי ביותר במוח העיקרי הגידול אצל מבוגרים, עם רוב הגידולים חוזרת לאחר הטיפול הראשוני. טיפול לטיפול שדות (TTFields) הגידול הוא החדשות ביותר לטיפול אפנות עבור גליובלסטומה. כאן, אנו מתארים יישום TTFields-מתמר מערכים על חולים ולדון התיאוריה והיבטים של הטיפול.
גליובלסטומה הוא טופס קטלני ביותר של סרטן המוח, עם חציון ההישרדות של 15 חודשים לאחר האבחון, הישרדות 5 שנה בשיעור של 5% בלבד עם תקן הנוכחי של טיפול. גידולים לעיתים קרובות ישובו בתוך 9 חודשים לאחר הניתוח הראשוני, הקרנות וכימותרפיה, ובשלב אפשרויות הטיפול נעשות מוגבלות. זה מדגיש את הצורך לפיתוח הרפוי עדיף להאריך את הישרדות ולהגביר את איכות החיים עבור חולים אלו.
טיפול בבעיות שדות (TTFields) הגידול פותחה כדי לנצל השפעת בתדר נמוך לסירוגין שדות חשמליים בתאי לטיפול בסרטן. TTFields הוכחו להפריע תאים במהלך מיטוזה, הגידול איטי. שם גם גדל ראיות כי הם פועלים באמצעות גירוי תגובות מערכת החיסון בתוך גידולים חשוף. היתרונות של טיפול TTFields כוללות איכות חיים לעומת אחרים כגון chemotherapies ציטוטוקסיות לטיפול לאופנים מוגברת וההתעקשות לא פולשנית שלו. מינהל המזון והתרופות אישר טיפול TTFields לטיפול glioblastoma חוזרות בשנת 2011 ועבור גליובלסטומה שאובחנו בשנת 2015. אנחנו מדווחים על ההשפעות של TTFields במהלך מיטוזה, התוצאות של שדות חשמליים מידול ולאחר מתמר נאות מערך השמה. פרוטוקול שלנו מתווה היישום הקליני של TTFields על החולה לאחר הניתוח, באמצעות המכשיר של הדור השני.
גליובלסטומה
גליובלסטומה הוא גידול ממאיר במוח העיקרי הנפוצות ביותר אצל מבוגרים. בשל תכונותיו כמו angiogenically cytologically ממאיר, mitotically פעיל, proliferative ונוטה נמק גידול הקשורות בדרך כלל אבולוציה מהירה המחלה לפני ואחרי הניתוח ואת התוצאה קטלנית-עולמי, בריאות העולם הארגון יועד גליובלסטומה ציון הרביעי ניאופלזיה1. למרות מאמצי מחקר בסיסי והתרגום, יש אין טיפול המרפא של גליובלסטומה. שיעור הישרדות של 5 שנים של חולים שאובחנו עם גליובלסטומה נשאר כ 5%, המדגיש את הצורך הדחוף התערבויות טיפוליות יעיל יותר2.
מנגנונים של הגידול לטיפול שדות: שדה חשמלי
TTFields הם בעוצמה נמוכה, בינונית-תדר (100-300 kHz) לסירוגין שדות חשמליים לחדור לרקמות נושאות, המיוצרים על ידי אלקטרודות מבודד חיצונית דבקה העור של המטופל3. TTFields נחשבים לשבש תהליכים ביולוגיים של תאים סרטניים על ידי הפעלת כוחות אלקטרומגנטית על מולקולות תאיים עם רגעים דיפול גבוהה במהלך מיטוזה. TTFields חשיפה במהלך מיטוזה הביא aberrant יציאה mitotic מובילים כרומוזום נורמלית סגרגציה, multinucleation הסלולר של קספאז אפופטוזיס התלויים של תאי בת4. תופעות אלו היו התדירות תלויה תויולת על התקרית הכיוון של השדה על הלוחות mitotic של תאים נגועים. התאים בניצב השדות mitotic צלחות הציג את חומרת הנזק הגדול ביותר. טווח תדר ביניים היא ייחודית כי היא מהווה אזור המעבר שבו עוצמת השדה החשמלי תאיים, אשר מוגן בתדרים נמוכים, מגביר באופן משמעותי5. הסף שבו מתרחשת עלייה זו תלוי במאפיינים מבודד של קרום התא5. עבור תאים glioma, תדירות אופטימלית TTFields ביחס נחשב תא במבחני תרבות, clonogenic היא 200 קילו-הרץ6.
באמצעות מדידות MRI לחולה ספציפי, ניתן לפתח במיפוי אישית של שדות חשמליים על ידי שילוב של אמצעי אחסון, מוליכות חשמלית, מקדם דיאלקטרי יחסי של רקמות שונות מבנים ב-7,המוח8. יתר על כן, זרימת עבודה המבוסס על פילוח מקצה-לקצה, חצי-אוטומטי גם יכול להיות מנוצל כדי ליצור מודל סופיים אישית התיחום של TTFields תוך-גולגולתי9. מפות שדות חשמליים הממחיש את ההפצה של שדות חשמליים במוח החולה עשוי להיות כלי עזר עבור המנחה מיקום אופטימלי של מערכים מתמר להגדיל את שדה הכוח בתוך הגידול.
מנגנונים של הגידול לטיפול שדות: ביולוגית התא
המנגנון המדויק שלפיו TTFields לנהוג הפרעה mitotic אינה מובנת לחלוטין, אך יש כבר הציע שני מנגנונים פוטנציאליים לפיו שדות חשמליים עשוי להשפיע מיטוזה. אחד כרוכה בפעולה ישירה של שדה חשמלי על חלבונים עם רגעים דיפול גבוהה והתוצאה שלהם ההפרעות פונקציונלית; השניה היא dielectrophoresis של יונים, גורם mislocalization של יונים בתוך התא החלוקה שעלולות לפגוע פארו cytokinetic ingression3. שני חלבונים עם רגעים דיפול גבוהה הוצעו כמטרות, של מונומר α/β-טובולין, Septin 2, 6, 7 heterotrimer, עם רגעים דיפול של 1740 D10 ו- 2771 D11, בהתאמה. הוצע כי TTFields להקטין את היחס בין polymerized ו הכולל טובולין, מניעת הרכבה נכונה פלך mitotic ו perturbing את התאים-המעבר מפה של "אנאפאזה"4. התאים חשופים TTFields להראות התקדמות נורמלי עד מפה של, אך לאחר מכן התערוכה septin מופחת לוקליזציה "אנאפאזה" פלך קו האמצע ופארו cytokinetic11. התאים עוברים blebbing קרום בלתי מבוקרת שמובילה ליציאה mitotic aberrant12. התאים וכתוצאה מכך שלאחר mitotic התערוכה ארכיטקטורה גרעיני חריגים כגון micronuclei, סימני מצוקה סלולרי של ירידה הכוללת התפשטות הסלולר לרבות מעצר G0 ואחריו אפופטוזיס11. מחקרים הראו למעלה-רגולציה של calreticulin ואת הפרשת HMGB1 בתאים TTFields מטופלים, שניהם ההיכר של תא immunogenic המוות13,14. Kirson et al. הראה הטיפול של גידולים צמצמה את הפוטנציאל גרורתי, הגרורה בתוך שטופלו TTFields בבעלי חיים הראו גידול תאי CD8 +15. יחד, תמיכה נתונים אלה מנגנון פעולה אשר חורג השפעה ישירה על מיטוזה, וסביר יוזם antitumor תגובות דלקתיות.
מכשיר TTFields ואפשרויות הטיפול
שני ההתקנים TTFields של הדור הראשון והשני לספק מתחלפים שדות חשמליים למוח supratentorial לטיפול של גליובלסטומה. המכשיר היה תחילה אושרה על ידי ה-FDA בשנת 2011 לטיפול בחולים עם גליובלסטומה חוזרים ונשנים, אושרה בשנת 2015 לטיפול בחולים עם גליובלסטומה שאובחנו16,17. Glioblastoma הטיפול צריכה להתבצע באופן עם מודאלים מרובים, עם התערבות נוירוכירורגיים, קרינה ואונקולוגיה קלט והמינהל כימותרפיה. מאז TTFields מייצגים של מודאליות טיפול נגד סרטן נוספות עם כמה רעילות, נוירו-אונקולוגים כדאי לשקול שילוב טיפול זה משטרי הטיפול הנוכחי עבור שני גליובלסטומה שאובחנו רק לאחרונה, חוזרים ונשנים18, 19.
בהגדרה שאובחנו רק לאחרונה, גישת הטיפול הסטנדרטי מורכב temozolomide ואחריו temozolomide תחזוקה של קרינת בו-זמניות. בשנת 2004, אקראי שלב III ניסוי הראה שיפור חציון 2 שנים ההישרדות של חולים עם גליובלסטומה מטופלים עם temozolomide של הקרנות, הנלווה, אדג'וונט-20. היתרונות של temozolomide אדג'וונט עם הקרנות נמשך לכל אורך לפחות 5 שנים של מעקב21. עם זאת, מצב מתילציה methyltransferase 06-methylguanine-DNA החולה (יובל בנאי) זיהה את הנראה להפיק תועלת מן התוספת של temozolomide22. ב ניסוי קליני אקראי אחר חולים עם גליובלסטומה אשר קיבלה תקן הקרנות וכימותרפיה temozolomide והמצוות, התוספת של TTFields לכימותרפיה temozolomide תחזוקה הביאו תוצאות משופרות בהשוואה אלה שקיבלו תחזוקה temozolomide לבד23. בנוסף, מחקרים מראים שעובדים TTFields ללא קשר החולה יובל בנאי יזם מתילציה מעמד; לכן TTFields עלולה להוות התערבות קלינית שעובד גם בחולים עם יובל בנאי unmethylated מצב24. יחדיו, מחקרים אלה מראים השלכות רחבות על היעילות של TTFields לטיפול glioblastomas. באופן ספציפי, לאחר קרינה, שילוב TTFields בשילוב עם temozolomide מספק אפשרות טיפול יעיל עבור חולים שאובחנו רק לאחרונה עם גליובלסטומה.
בהגדרה חוזרים ונשנים, קיים אין גישה הטיפול הסטנדרטי. עם זאת, אווסטין וטיפול TTFields הם שני שאושרו על-ידי ה-FDA לטיפול שיטות25,26. השלב EF-11 השלישי במשפטו של TTFields יחידני (עם שימוש 20-24 שעות ביממה) לעומת כימותרפיה פעיל בחולים עם גליובלסטומה חוזרים ונשנים הראה ההישרדות הכוללת דומה, בעוד רעילות ואת איכות החיים המועדף TTFields27. לכן, אווסטין לבד, TTFields יחידני או שילוב של שניהם מהווה אפשרויות הטיפול עבור אלה עם גליובלסטומה חוזרים ונשנים.
יישום קליני
פרסום יופיטר הקודמות הפגינו את היישום של המכשיר דור ראשון באמצעות מודל פלסטיק של הראש האנושי של25. . הנה, נדגים את היישום של המכשיר הדור השני של חולה גליובלסטומה שעברו טיפול. הפרוטוקול עבור משתמש בהתקן מתחיל בהגדרת התצורה של מתמר מערך פריסת השמה על הקרקפת באמצעות MRI מדידות ומערכת תכנון הטיפול. מתמר מערך פריסת המפה מתארת את הכיוון ואת המיקום של כל אחד מערכי של ארבעה על הראש של המטופל. מערכי נועדו לדבוק הקרקפת כדי לאפשר את מתמרים להעביר. את התדר 200 kHz TTFields מחולל שדה חשמלי. חולים לקבל טיפול ללא הרף, מערכי בדרך כלל מוחלפים מדי 3-4 ימים. במאמר זה אנו מראים את ההשפעות של TTFields על תאים mitotic, ההתפלגות של שדות חשמליים בתוך המוח, ואת שיטת יישום שלב אחר שלב של המכשיר הדור השני על ראש האדם להפגין טיפול של המטופל עם גליובלסטומה.
המצגת של פרוטוקול זה מנחים האתית-המרכז הרפואי בית ישראל מסדר הדיאקוניסות, הושג אישור בכתב מן המטופל.
1. יישום של המכשיר TTFields הדור השני
הערה: המערכת כוללת את מחולל שדה חשמלי נייד מתמר מערכים, כבל חיבור, תיבת, סוללה נטענת, מטען סוללות ניידים, פקק באספקת חשמל.
2. הסרת סוכני מערכתית שעלולות לפגוע אנטי הגידול Iimmunity
TTFields לגרום שיבושים במהלך מיטוזה המוביל של ההתפלגות האסימטרית של כרומוזומים אי-התאמות של מפה של צלחות במהלך מיטוזה, (השווה איור 1A ו איור 1B). TTFields נחשבים להפעיל השפעתם על-ידי perturbing את התפקוד של גבוהות מומנט דיפול הפו חלבונים כגון α/β-טובולין או septin. אחד הציע מודל TTFields פעולה על תאים mitotic הוא כי הם perturb septin פונקציה. בדרך כלל, septin פועל כדי לארגן את פארו cytokinetic וכדי לחזק את האינטראקציה חשוב מבחינה מבנית בין קרום פלזמה שמעליה מה שצריך להתנגד תאיים כוחות הידרוסטטי הפיק את שלד התא אקטין subcortical במהלך ingression פארו. התוצאה היא אובדן המבנית בתוך התאים החלוקה הדרוש עבור מיטוזה רגילה, והתוצאה היא שיבוש סגרגציה כרומוזומלית ותפקוד פארו cytokinetic מוביל ליציאה mitotic סוטה (איור 1C).
שדה חשמלי בעוצמה אינה הומוגנית בתוך המוח של חולים שעברו טיפול TTFields32. מוליכות חשמלית, מקדם דיאלקטרי יחסי של סוגי רקמות בודדים לבין תוצאותיהם נפח וריאציה של שדה חשמלי בעוצמה והפצה בתוך המוח, המוצגת באיור 2AB. לכן, מתמר מערך השמה אולי יש השפעה על עוצמת שדה חשמלי באזור של הגידול. דוגמה של ההשתנות מוצג באיור 2C, אשר חוזה את הכוח שדה חשמלי בתוך המוח של המטופל-coronal צירית, הסמוך ופרוסות הווריד.
איור 3A מראה הפלט אישית של הטיפול תכנון תוכנה את המיקום הנכון של המערכים על מטופל, המוצגת באיור 3B. רגישות הקרקפת המערכים ניתן להקל על-ידי יישום מקומי של קורטיקוסטרואידים על ידי הסטה של המערכים כמתואר באיור4.
הפרוטוקול הנ ל שימש להתייחס לאישה בת 56 שפיתח דימום במוח הקדמי השמאלי. היא עברה של כריתה הכולל ברוטו של המסה hemorrhagic והראו הפתולוגיה גליובלסטומה מוטציה IDH-1 עם hypercellularity, נורמליות הסלולר, דמויות mitotic נמק. לאחר מכן קיבלה הקרנות חיצוני קרן, temozolomide מדי יום. דקסאמתאזון הופסקה מוקדם בשבוע השני של קרינה. היא חוותה pancytopenia עקב temozolomide מנוהל במהלך שלב אדג'וונט של טיפול, הדורש תמיכה פקטורי גדילה וכן טסיות, עירויי דם. שיפור גדוליניום מוגברת צוין על הראש MRI 5 חודשים אחרי האבחון, אווסטין הופעל. שמונה חודשים לאחר אבחון טיפול TTFields גם נוספה. היא נשמרה על משטר של אווסטין, TTFields 48 + חודשים לאחר האבחון של גליובלסטומה שלה. תמונות MRI של החולה הזה חשף מחלה יציבה במשך 48 חודשים לאחר האבחון הראשוני של glioblalstoma, המוצג באיור5. היא שרדה עד כה עם ניקוד גבוה Karnofsky של 80.

איור 1: TTFields לשבש מיטוזה במהלך חלוקת התא. (א) שלב במיקרוסקופ ניגוד שימש להתבונן הלה תאים במהלך מיטוזה. DRAQ5 הוא כתם DNA ושימש לעקוב אחר התנהגות כרומוזומלית. התמונה נלקחה מתוך סרט של תאים עוברים מיטוזה רגילה, נכלל תוספת תשלום. עבודה קודמת11מתוארים ההליכים לקבלת תמונות וידאו. (B) שלב ניגודיות DRAQ5 תחת TTFields מראים blebbing תא מיטוזה חריגה. סרגל קנה מידה = 20 מיקרומטר. התמונה נלקחה מתוך סרט של תאים עוברים מיטוזה במהלך הטיפול TTFields, נכלל תוספת תשלום. עבודה קודמת11מתוארים ההליכים לקבלת תמונות וידאו. (ג) הוצע מודל להפרעה mitotic הנוצרות על-ידי TTFields. TTFields perturb septin שיוך פארו את cytokinetic, את שלד התא אקטין subcortical. זה יוצר פארו לא מספיקות contractility ויוצר תאים לפגיע קרום פלזמה קרע מ שלד התא המשמש כבסיס, וכתוצאה מכך blebbing ממברנה. זה מוביל ליציאה mitotic סוטה, כולל גלישה mitotic (כשל לחלק), חלוקת התא אסימטרי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 2: שדה חשמלי באתרו בעוצמות משתנות בתוך רקמות מבוסס על מוליכות חשמלית מקדם דיאלקטרי יחסי של רקמות הם עוברים דרך. היסטוגרמה שדה חשמלי בנפח (A) (EVH) מראה את סדר הגודל של שדה חשמלי כוח. (B) קצב הספיגה ספציפי-נפח היסטוגרמה (SARVH) מציג את תעריף אנרגיה נספג ברקמות שונות. (C) נציג שדה מיפוי של המטופל עם גליובלסטומה פרונטלית משמאל, מציג שדה כוח בתוך הפצות על פרוסות צירית, הילתית הווריד. החצים הירוקים מציינים את המיקום של הגידול. עוצמת שדה חשמלי היחסי הוא שרירותי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 3: יישום קליני על מטופל גליובלסטומה לאחר ניתוח, קרינה, temozolomide. טיפול (א) תכנון תוכנה הפלט מראה השמה של המערכים 4. (B) מערך השמה על המטופל. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 4: מערך השמה וריאציה במהלך הטיפול. מערכים לרוחב (A) הפרט צריך לסובב במצטבר על ידי 2 ס מ מן המיקום העיקרי שלהם בצורה בכיוון השעון, והתקדמו מערכי הקדמי, האחורי של 2 ס מ פי המיקום העיקרי (B) מערך השמה לעמדה אשר מבוססים על הפלט מתוך התוכנה לתכנון הטיפול לחולה בודד. אלקטרודות (C) הפרט במערך כל צריך לסובב במצטבר על ידי 2 ס מ מן המיקום העיקרי אופנה נגד כיוון השעון, ועבר מערכי anterior ואת אחורי במצטבר על ידי 2 ס מ לאחור. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

איור 5: החולה MRI סריקות לפני ואחרי טיפול TTFields. סריקות MRI סריקות MRI-אבחון (עמודה שמאלית), אחרי ניתוח, קרינה ו temozolomide (העמודה האמצעית) ולאחר סריקות MRI לאחר 43 חודשים של טיפול TTFields (בעמודה הימנית). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.
ד"ר קנת סוונסון וגם אריק וונג קיבלה מענקי מחקר בלתי מוגבלת Novocure, בע מ
גליובלסטומה הוא אגרסיבי ביותר במוח העיקרי הגידול אצל מבוגרים, עם רוב הגידולים חוזרת לאחר הטיפול הראשוני. טיפול לטיפול שדות (TTFields) הגידול הוא החדשות ביותר לטיפול אפנות עבור גליובלסטומה. כאן, אנו מתארים יישום TTFields-מתמר מערכים על חולים ולדון התיאוריה והיבטים של הטיפול.
מחקר זה נתמך בחלקה על ידי קרן המחקרים של סיבה כדי נסיעה . אנו מודים בית דייפ אליסון ליצירת הגרפיקה תלת-ממדי איור 1C.
| שמן תינוקות | ג'ונסון & קוד | מוצר של Johnson 473542 | |
| Bevacizumab | Genetech, Inc. | לא ישים | |
| Elastic Net | Medline Industries | NET012 | |
| שמפו עדין | Johnson & ג'ונסון | קוד מוצר 108249 | |
| איזופרופיל אלכוהול 70% | חברת בטי מילס | MON 23222701 | |
| סרט רפואי | חברת בטי מילס | MON 38202201 | |
| גזה סטרילית | חברת בטי מילס | MON 71392000 | |
| Trimethoprim-sulfamethoxazole | Pfizer, Inc. | לא ישים | |
| מכשיר TTFields (Optune) | Novocure, Ltd. | לא ישים | המערכת מורכבת ממחולל השדה החשמלי הנייד, מערכי מתמרים, כבל חיבור וקופסה, סוללה נטענת, מטען לסוללות ניידות וספק כוח תקע. |