基于磁共振引导的射频加热强化基因治疗前列腺癌的作用机制研究

As wide application of prostate-specific antigen (PSA) screening and prostate biopsies, the population of patients with low-grade and localized prostate malignances has increased. It is known that more than 30% of such population patients are over-treated. Thus, it is essential to develop an effective and minimally invasive interventional therapy technology for prostate cancers. In this proposal, we plan to fully combine the advantages of interventional MRI and HSV-tk/GCV gene therapy for the treatment of prostate cancers by using our FDA approved MR imaging-heating-guidewire (MRIHG). Via a series of in vitro and in vivo experiments with small animal models, we will first establish the ‘proof-of-principle’ of the new concept using MRIHG-mediated radiofrequecy (RF) heat to enhanced HSV-tk gene transfection and expression. Then, we will preclinically validate the feasibility of the new concept in large animal models. We firmly believe that the success of these experiments throughout this project should establish ground works for development of a novel interventional oncology technique, ‘MRI-guided/RF-enhanced local gene therapy of prostate malignancies,’ which may pave the road toward developing new approach to efficiently remove remaining tumor cells at the margins of prostate cancer masses.

随着前列腺特异性抗原筛查和前列腺穿刺活检的广泛应用，越来越多的低级别和局灶性前列腺癌灶被早期检出。超过30%的此类患者中存在过度治疗的现象，因此寻求一种高效、微创、低并发症发生率的新型前列腺癌治疗方法成为了亟待解决的问题。本研究拟采用目前最具发展前景的MRI引导穿刺方式，联合前列腺癌HSV-tk/GCV自杀基因治疗方法，将本课题组自行研发的MR兼容射频加热导丝应用于前列腺癌基因治疗中，通过MRI引导的前列腺癌灶内穿刺实现癌灶局部高浓度基因及药物输送，并利用该导丝的射频加热功能强化基因治疗效果。我们将首先在体外细胞实验和裸鼠移植瘤模型体内实验中证实射频加热强化基因治疗前列腺癌的作用机理，再通过实验犬模型对磁共振引导射频加热增强前列腺癌基因治疗的可行性进行临床前期验证。此项目的成功将为开发磁共振引导射频加热增强基因治疗前列腺癌技术，特别是 “清除射频消融术后癌灶边界残存瘤组织”新技术奠定基础。

随着前列腺特异性抗原筛查和前列腺穿刺活检的广泛应用，越来越多的低级别和局灶性的前列腺癌灶被早期检出。据文献报道，在超过30%的此类患者中存在过度治疗现象，因此寻求一种高效、微创、靶向、低并发症发生率的新型前列腺癌治疗方法成为了亟待解决的问题。本研究项目采用目前最具发展前景的MRI引导穿刺方式，联合前列腺癌自杀基因治疗方法，将本课题组自行研发的MR兼容射频加热导丝应用于前列腺HSV-tk/GCV基因治疗中，通过MRI引导的前列腺癌灶穿刺实现癌灶局部的高浓度基因及药物输送，并利用MR兼容射频加热导丝的射频加热功能强化HSV-tk/GCV基因治疗效果。在体外细胞实验、移植瘤模型体内实验中证实射频加热强化基因治疗前列腺癌的有效性，对射频加热增强基因治疗前列腺癌的作用机制进行研究。实验结果提示，最佳射频温度为42℃，RT-PCR证实在42℃条件下，自杀基因转染效率得到最大程度的增强，并且通过MTS证实RFH联合自杀基因治疗PC-3细胞的效率明显强于其他对照组，同时本课题组还进行了射频加热强化化学治疗治疗前列腺癌细胞的体外实验，也得出了阳性的结果，证实射频加热对于化学治疗效果也有显著的增强作用。在动物前列腺癌移植瘤模型, 应用慢病毒包装的热休克蛋白修饰的HSV-tk治疗前列腺癌移植瘤模型，实验结果提示42℃加热可以增强慢病毒包装的热休克蛋白修饰HSV-tk基因的治疗效果。本项目的成功将为建立新型前列腺癌微创治疗技术这一研究目标提供一个坚实可靠的基础，以此本项目的实验结果为基础有望建立起一套完整可行的新型前列腺癌微创治疗技术方案，并进一步推向临床实验，为前列腺癌患者提供新的治疗选择。