陡脉冲以其独特的非热生物效应在肿瘤的综合治疗中展示出良好的发展前景。本项目紧密围绕陡脉冲不可逆性电击穿效应调控肿瘤细胞死亡和凋亡的创新思路,旨在对涉及陡脉冲在肿瘤治疗中的窗口效应规律、作用机理和医学效应等关键基础科学问题进行深入研究。经过四年的艰苦努力,建立了亚细胞水平的细胞电场和电路模型,首次提出全时/频段电场脉冲治疗肿瘤的窗口效应理论,同时基于分子动力学仿真和电场应力分析计算,构建了生物膜电穿孔的机制;对细胞内外膜在电场脉冲作用下发生的信号转导、电荷分布以及细胞间缝隙连接通讯等方面的微观变化机理进行了深入的研究,探明了不同窗口参数脉冲的生物电效应共性基础;在上述研究基础上,首次提出微秒脉冲不可逆电穿孔治疗肿瘤的作用机制并开展了相应的机理和量效关系研究;首次提出纳秒脉冲诱导肿瘤凋亡的线粒体和内质网通路机制,较完整地揭示了纳秒脉冲诱导肿瘤细胞凋亡的机理;完成了电场脉冲治疗肿瘤系统的安全性评价、产品标准和临床前动物试验研究,其疗效和应用前景得到了国内多家医院临床医生的充分肯定,为微秒/纳秒脉冲治疗肿瘤技术的临床应用奠定了坚实的理论和实验基础,具有重要的学术价值和战略意义。
英文主题词Pulsed Electric Field;Window Effect;Tumor Treatment;Irreversible Electroporation; Apoptosis