میدان الکتریکی، قاتل سلول‌های سرطانی

این سرطان به حدی کشنده است که پس از ابتلا، حتی در صورت انجام تمامی روندهای درمانی پیشرفته، فرد مبتلا فقط بین ۱۲تا۱۶ ماه توانایی مقابله با آن را خواهدداشت. سال ۲۰۱۵/۱۳۹۴ گروهی از محققان دستگاهی پوشیدنی به نام «آپچون» (Optune) را طراحی‌کردند که پس از گذراندن کارآزمایی بالینی طولانی‌مدت، توانست مدت‌زمان مقابله با این سرطان را تا پنج ماه افزایش‌دهد. آپچون مانند یک کلاه روی سر فرد مبتلا قرار می‌گیرد و از الکترودهای خارجی متصل به پوست سر برای رساندن مداوم میدان الکتریکی به محل تومور استفاده می‌کند.

سال ۲۰۰۰/۱۳۷۹ دکتر یورام پالتی، با هدف ایجاد زمینه‌های علمی و توسعه فناوری برای ابداع روش‌های درمانی جدید در مبارزه با بیماری‌های سخت، موسسه بین‌المللی تومورشناسی نووکیور را تاسیس کرد. به عقیده دکتر پالتی سلول‌های سرطانی دائما در حال تقسیم سلولی هستند و بسیاری از مولکول‌های کلیدی هماهنگ‌کننده میتوز یا همان عملیات تقسیم سلولی، خاصیت قطبی دارد. این عقیده به این معنی‌ است که این سلول‌ها قطب‌های مثبت و منفی دارند که به حضور یک میدان الکتریکی خارجی پاسخ می‌دهد. به گفته یوری واینبرگ، مسئول ارشد علمی موسسه نووکیور، پالتی تصور می‌کرد میدان‌های الکتریکی متناوب در برخی فرکانس‌های خاص می‌تواند بر اجزای درون سلولی یک سلول در حال تقسیم به گونه‌ای تأثیرگذار باشد که در فرآیند تقسیم سلولی اختلال ایجاد شود.

سلول‌های سرطانی در بوته آزمایش
برای آزمایش این فرضیه، پالتی و همکارانش سلول‌های سرطانی را در ظرفی در معرض میدان‌های الکتریکی جریان متناوب با شدت‌ها و فرکانس‌های مختلف قرار دادند. در نتیجه این آزمایش‌ها گروه دریافت که برقراری مداوم این میدان‌های الکتریکی متناوب با شدت کم و فرکانس متوسط ۱۰۰ تا ۳۰۰ کیلوهرتز باعث طولانی ‌شدن مدت زمان صرف‌شده برای فرآیند تقسیم‌سلولی در سلول‌های سرطانی و حتی مرگ آن‌ در برخی سلول‌های تحت درمان می‌شود. به آزمایش بالینی این نوع درمان اصطلاحا روش «میدان‌های درمانی تومور» یا به اختصار TTFields نیز گفته می‌شود. گروه با استفاده از این روش، سلول‌های سرطانی را در زیر پوست موش‌های آزمایشگاهی و در دو مکان موازی در پشت آنها تزریق کردند. سیم‌های عایق را نیز در بالای محل هر دو تومور قرار دادند اما فقط برای یک طرف از روش TTFields استفاده کردند. پس از نزدیک به یک هفته درمان مداوم، پالتی و همکارانش کاهش رشد تومور را فقط در سمتی که از روش TTFields بهره‌برده‌بود، مشاهده کردند.

نحوه عملکرد روش میدان‌های درمانی تومور
در طول فرآیند تقسیم سلولی، پروتئین‌های توبولین وظیفه ساخت رشته‌هایی برای جداسازی کروموزوم‌های در حال تقسیم را دارند. استفاده از روش TTFields باعث ایجاد نیروهای چرخشی در پروتئین‌های توبولین قطبی‌شده می‌شود؛ زیرا سرهای مثبت و منفی آن با تغییر جریان به جلو و عقب حرکت می‌کند. با وجود این، نیروهای واردشده به توبولین، عملیات ساخت ریزلوله دچار اختلال می‌شود و در نتیجه سرعت انجام فرآیند تقسیم سلولی کند می‌شود. ایحاد این اختلال در یکپارچگی ساختاری رشته‌ها می‌تواند به جدایی غیرطبیعی کروموزوم‌های در حال تقسیم و حتی مرگ سلولی منجر شود.علاوه بر این اگر رشته‌ها به هر نحوی بتوانند دو بخش کروموزوم در حال تقسیم را با موفقیت از هم جداکنند، در حین آماده‌شدن برای تقسیم، شکلی مانند ساعت شنی به خود می‌گیرند. در این حالت، روش TTFields یک میدان الکتریکی غیریکنواخت در اطراف سلول به وجود می‌آورد. در نتیجه آن، میدان الکتریکی به سمت شیار سلول زاویه پیدا می‌کند و ناحیه‌ای با شدت بالای میدان الکتریکی به وجود می‌آورد. این امر سبب ایجاد دی‌الکتروفورز می‌شود؛ پدیده‌ای که در آن مولکول‌هایی با قابلیت قطبی‌شدن مانند رشته‌های توبولین، به‌طور نامناسب به سمت مرکز سلول در حال تقسیم جذب‌می‌شوند. این فرآیند می‌تواند تقسیم سلولی را طولانی‌تر کند و یا باعث ایجاد اختلالات ساختاری شود که مرگ سلولی را در پی دارد. از مزیت‌های روش TTFields این است که میدان الکتریکی را صرفا در ناحیه تومور و به صورت موضعی ایجاد می‌کند و به طور خاص سلول‌های سرطانی را هدف قرار می‌دهند.

چشم‌انداز درمان سرطان با میدان الکتریکی
به گفته مینش مهتا، سرطان‌شناس و متخصص پرتودرمانی موسسه سرطان میامی آمریکا شاید هنوز هم درک کاملی از شیوه دقیق سازوکار واکنش تومورها در روش TTFields نداشته‌باشیم. این روش از زمان آغاز به کار خود در سال ۲۰۰۴ توجهی فزاینده‌ به دلیل مزایای درمانی به خود جلب کرده‌است. با این حال، شواهد متعددی وجود دارد که نشان‌می‌دهد ممکن است اثرات درمانی این روش فراتر از مقابله با تقسیم سلولی سلول‌های سرطانی باشد. برای مثال، مطالعات اخیر نشان داده‌است روشTTFields سبب فعال‌شدن سامانه ایمنی تطبیقی در بدن می‌شود. این روش ممکن است شدت پاسخ سیستم ایمنی بدن را تقویت کند و حساسیت سلول‌های سرطانی به داروهای مهارکننده را افزایش‌دهد. گروه‌های تحقیقاتی دیگری نیز گزارش داده‌اند که این شیوه، سازوکارهای ترمیم دی‌ان‌ای را مختل می‌کند و امکان استفاده از آن همراه با سایر روش‌ها مانند پرتودرمانی که باعث آسیب دی‌ان‌ای می‌شود، هم وجود دارد. به عقیده واینبرگ کاربردهای کنونی روش TTFields مانند دیدن نوک کوه‌یخ است و در آینده انتظار کاربردهای عملی بسیاری بیشتری از آن وجود دارد.

منبع: The Scientist