脑癌胶质母细胞瘤是医学界已知最具侵袭性、最难治疗的癌症之一，即便接受最好的治疗，患者的中位生存期也仅有12至15个月。目前，麻省理工学院媒体实验室的研究人员开发出一种可注射纳米天线，每个纳米天线的宽度约为人类头发的百分之一，可通过磁场激活，产生局部治疗性电场，靶向并杀死脑癌细胞，而不损伤健康脑组织。
麻省理工学院媒体实验室副教授、AT&T职业发展讲席教授、纳米控制论生物特雷克小组负责人德布利娜·萨卡尔表示："在实验室和动物研究中，这种方法显著抑制了肿瘤生长并延长了生存期，且未检测到副作用，这凸显了其作为精准安全脑癌疗法的潜力。"
研究人员将该技术命名为"HITMAN"，意为利用磁性驱动纳米天线实现高度局部化电场诱导肿瘤治疗。
一篇描述该技术的开放获取论文于近日发表在《科学进展》杂志上。
为了在最贴近临床实际的疾病模型上测试HITMAN，研究团队使用了从梅奥诊所确诊为侵袭性和化疗耐药性胶质母细胞瘤患者身上获取的肿瘤组织。利用从这些组织中提取的细胞，研究人员在实验室中证明，HITMAN消灭了52.2%的耐药癌细胞——是标准化疗药物替莫唑胺效果的五倍多，同时对健康神经元和支持性星形胶质细胞没有造成损伤。
随后，研究团队将这些源自患者的肿瘤细胞植入小鼠大脑，以在活体系统中重现该疾病。在这种原位动物模型中——被广泛认为是脑肿瘤临床前研究的黄金标准——HITMAN大幅抑制了肿瘤生长，将中位生存期延长了超过50%，且未对主要器官或周围健康组织检测到任何毒性。
这种可注射纳米天线可以从体外进行无线激活，通过施加低频磁场（不超过200千赫兹，以防止组织受热损伤）穿透颅骨和脑组织。磁场会驱动纳米天线内由磁致伸缩材料制成的部件，产生应力和应变，导致压电薄膜发生形变，从而产生局部电场。
研究表明，这种局部电场能够优先攻击细胞层面的胶质母细胞瘤，破坏细胞固有的生物电流和电场（这些电流和电场调节着细胞功能）。这种破坏引发了一系列抗肿瘤机制，包括蛋白质错误折叠、细胞膜损伤和内质网应激，从而抑制细胞功能性蛋白质的产生。这些细胞功能障碍最终导致细胞死亡。研究人员表示，癌细胞之所以被选择性靶向而非健康细胞，是因为其增殖速率高，从而增加了蛋白质折叠需求，同时癌细胞在细胞膜成分和细胞内细胞器方面也存在特征性异常。
在大量对照实验中，研究人员还测试了仅将纳米天线施加于胶质母细胞瘤细胞而不施加磁场的情况，以及仅施加磁场而不使用纳米天线的情况，从而证实所观察到的效果确实来自纳米天线及其磁场激活。他们还测试了动物模型主要器官——肾脏、肝脏、脾脏、肺部和心脏——是否受到损伤，结果未检测到任何副作用。
研究还证明，施加纳米天线后，癌细胞集落数量显著减少，从对照组的112至150个降至实验组的仅26个，表明该技术在降低肿瘤复发和转移风险方面具有显著潜力。
若转化为临床应用，这种直径约150纳米的纳米天线可通过颅骨注射给药。不过萨卡尔指出，她实验室此前开发的一项技术或可让这类设备的部署变得更为简便。
2025年，萨卡尔及其同事研发出"循环电子学"技术，该技术可让类似HITMAN纳米天线的设备通过手臂注射给药，并到达大脑的目标区域。在此前的研究中，这些电子设备与活细胞结合，从而不会被人体免疫系统攻击，并能轻松穿过血脑屏障，这一点已在临床前研究中得到证实。
胶质母细胞瘤的诊断伴随着严峻的治疗挑战。由于该类癌症具有极强的浸润性，完全切除肿瘤十分困难，且可能影响认知功能。此外，这类肿瘤往往对放疗和化疗产生耐药性，而免疫治疗也受到肿瘤免疫抑制微环境的阻碍。
研究人员写道："这些疗法持续失效，凸显了针对耐药性胶质母细胞瘤细胞开发新型治疗方法的迫切需求。HITMAN为胶质母细胞瘤提供了一种微创、空间精准且具有临床转化潜力的疗法。"
参与该论文研究的还有萨卡尔实验室的其他成员，包括前麻省理工学院博士后莫诺丘拉·萨哈、前麻省理工学院高级博士后伊沙克·汗，以及麻省理工学院研究生巴朱·乔伊、陈舜莹、杨浩桐、普里特·帕特尔和张鹏睿，还有麻省理工学院本科生法希姆·阿泽米。
Q&A
Q1：HITMAN技术是什么？它是如何治疗胶质母细胞瘤的？
A：HITMAN是麻省理工学院媒体实验室开发的一种可注射纳米天线技术，通过磁场激活产生局部电场，破坏癌细胞的生物电流，引发蛋白质错误折叠、细胞膜损伤等机制，从而选择性杀死脑癌细胞，同时不损伤健康脑组织。
Q2：HITMAN技术的治疗效果如何？
A：在实验室测试中，HITMAN消灭了52.2%的耐药性胶质母细胞瘤细胞，效果是标准化疗药物替莫唑胺的五倍多。在动物实验中，该技术将小鼠的中位生存期延长了超过50%，且未检测到明显副作用。
Q3：HITMAN纳米天线未来如何应用于临床？
A：这种纳米天线直径约150纳米，可通过颅骨注射给药。研究人员还提到，此前开发的"循环电子学"技术可能让这类设备通过手臂注射并自行到达脑部目标区域，使治疗方式更加简便。