腫瘤電場治療儀治療復發腦膠質母細胞瘤的前瞻性單中心單臂探索性研究*

周俊 羅承科 劉嘉霖 劉羽陽 賈牧原 李澤 陳凌 劉志雄

膠質瘤（glioma）是最常見的原發性顱內腫瘤，其中一半以上為惡性程度最高的膠質母細胞瘤（glioblastoma，GBM），屬WHO Ⅳ級，年發病率約3.2/10萬例，是目前世界上死亡率最高的三大腫瘤之一。近30 年來，腦膠質瘤發病率逐年遞增，年增長率為1%～2%。腦膠質母細胞瘤從發現至死亡，雖然經過“手術、同步放化療及輔助化療”標準治療，中位生存期仍僅13～16 個月[1]。而且，患者術后發生的神經功能障礙也給患者和家屬帶來較大負擔。由于現有治療手段的相對局限性，膠質瘤手術精準切除結合放化療方案的治療效果已達瓶頸，面臨著患者整體生存時間短、腫瘤復發快、放化療不良反應大等突出問題。隨著醫學科技探索的進步，一種創新的無創物理治療手段“腫瘤電場治療”技術應運而生。此手段已被國外大樣本詳實的循證醫學Ⅲ期臨床試驗數據證實為有效[2-3]，其對于延緩膠質母細胞瘤的復發、進展以及延長患者生存期具有重要意義。腫瘤治療電場于2013 年起列入美國國家綜合癌癥網絡（NCCN）中樞神經系統腫瘤治療指南，并分別于2015 年和2018 年列入中國的《中國中樞神經系統膠質瘤診斷與治療指南》和《腦膠質瘤診療規范》。腫瘤治療電場作用的基本原理，不同于電流、射線或者磁場，是基于腫瘤細胞內極性分子受中頻（100～300 kHz）、低強度（1～3 V/cm）的交變電場所牽拉，有絲分裂活動受阻，并最終使腫瘤細胞死亡[4-5]。然而，目前鮮見國產腫瘤電場治療儀的安全性及療效研究，本研究為截至目前國內首個使用國產腫瘤電場治療儀的前瞻性、單中心、單臂探索性研究，主要目的是評價國產腫瘤電場治療儀用于治療復發膠質母細胞瘤患者的初步安全性和有效性。

1 材料與方法

1.1 臨床資料

選取2020 年4 月至2020 年8 月中南大學湘雅醫院和解放軍總醫院6 例復發膠質母細胞瘤受試者，均為男性，中位年齡53（48～68）歲，其中4 例經影像學診斷復發GBM，2 例經手術和病理診斷復發。所有患者入組時一般狀態良好，KPS 評分≥70 分（表1）。本研究通過倫理委員會的批準（臨床研究登記號NCT 04 417933；中南大學湘雅醫院倫審科第 202001012號）。入組受試者或家屬已簽署知情同意書。

表1 6 例復發GBM 患者臨床特征

入組標準：1）首次手術病理組織學確診為腦膠質母細胞瘤者（WHO Ⅳ級，位于幕上）。2）年齡18～65 歲，男女不限。3）之前已完成放療和至少2 個周期化療。4）影像學或再次病理提示腫瘤復發。5）治療前KPS 評分≥70 分。6）預期壽命≥3 個月。7）育齡婦女采取有效避孕措施。

排除標準：1）不愿意每天使用儀器設備≥18 h。2）依從性差或距離研究中心太遠，不能親自到院進行定期隨訪、調整治療設備電極位置以及不接受隨訪至終末生存期。3）醫師判斷為頭皮傷口愈合欠佳、頭部皮膚狀態欠佳、顱骨大面積缺損或其他不適合佩戴電極情況。4）距離放療3 個月內；距離末次化療4 周內；距離復發手術后4 周內；已參與其他臨床試驗。5）妊娠期婦女。6）癲癇癥狀未有效控制。7）血液及生化檢查指標明顯異常。8）患有嚴重感染性疾病者，如急性重癥或HIV 感染。9）其他情況，如哺乳期、安裝心臟起搏器和腦部刺激器；嚴重的顱內水腫、顱內壓增高導致中線結構超過5 mm、視神經乳頭水腫和意識障礙等；對導電耦合劑、凝膠過敏等，以及存在其他威脅生命的重大疾病。10）醫師認為的不適合進行本治療試驗的其他情況。

1.2 方法

1.2.1 研究設計 本研究使用國產腫瘤電場治療儀（湖南安泰康成生物科技有限公司，ASCLU 型）已通過中國食品藥品檢定研究院的檢測，取得檢測合格報告。臨床前細胞實驗和動物實驗表明該設備具有良好的安全性，且對膠質母細胞瘤具有顯著的抑制作用。

1.2.2 研究終點 主要終點為治療安全性和患者耐受性。次要終點為腫瘤進展時間（time to progression，TTP）和總生存（overall survival，OS）時間。

1.2.3 治療方式與要求 患者進行腫瘤電場治療之前，需剃除頭發，在醫生的指導下將2 對無菌電極片無創性敷貼于頭皮，電極片連接于主機，啟動主機即開始治療。醫生將培訓入組患者及其家屬操作設備，患者可自行操作設備進行治療。研究人員每天與受試者保持溝通，通過通訊工具或家訪了解頭皮不良事件的情況。受試者因腫瘤進展或不能耐受而中止/退出電場治療臨床研究后，醫生根據患者病情予以最佳治療方式。若患者要求延用電場治療，經研究團隊評估其獲益/風險比，視情況決定是否繼續使用電場治療。推薦患者每天連續治療時間≥18 h，可根據患者個人情況，如洗澡等適當間斷。使用腫瘤電場治療儀每28 天為1 個療程。根據患者病情需要，允許聯合指南推薦的藥物治療。

1.2.4 安全性評估 參考NCI-CTCAE5.0 評價不良事件的發生；通過不良事件和嚴重不良事件的發生頻率對腫瘤電場治療儀的安全性和受試者耐受性進行評估。

1.2.5 有效性評估 通過觀察受試者的TTP 和OS獲得腫瘤電場治療儀的治療有效性信息。采用神經腫瘤療效評價（response assessment in neuro-oncology，RANO）標準，通過影像學結果、皮質激素應用和臨床表現情況綜合評估腫瘤進展狀態，評估類型分為完全緩解（complete remission，CR）、部分緩解（partial remission，PR）、疾病穩定（stable disease，SD）和疾病進展（progression disease，PD）。

1.2.6 隨訪 受試者每個月進行血常規、血生化、凝血功能、尿常規和心電圖檢查；每2 個月進行頭顱磁共振平掃及增加檢查，停止電場治療后進行2 個月的安全隨訪，后續通過電話進行生存隨訪。

1.3 統計學分析

采用SPSS 25.0 軟件進行統計學分析。TTP 及OS 自入組開始計算，TTP 截至腫瘤進展或末次隨訪時間，OS 截至死亡或末次隨訪時間。生存分析采用Kaplan-Meier 法。以P＜0.05 為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 治療完成情況

6 例患者使用時間依從性良好，均達到18 h/d。1 例持續至2022 年1 月的末次隨訪時仍在使用，5 例使用至腫瘤進展后仍選擇維持電場治療。1 例受試者單用電場，5 例聯合藥物治療，其中病例2 使用過替莫唑胺，病例3、5、6 使用過貝伐單抗。本研究允許使用指南推薦的藥物治療，病例3、5、6 使用過貝伐單抗，一定程度上緩解了神經癥狀，為患者爭取到更多使用電場治療的時間，為電場治療發揮療效提供更大的可能性。未進行特異靶點篩選，6 例患者中5 例已發生OS 事件。仍生存患者以及下一步研究中，將注意是否存在ZM 融合基因患者，以推薦進行伯瑞替尼靶向治療。代表性病例治療情況見圖1。

圖1 代表性病例治療情況及頭顱影像

2.2 生存分析

6 例受試者中位隨訪時間10.9（8.4～22.7）個月。均發生腫瘤進展，5 例隨訪至死亡，1 例仍生存。中位腫瘤進展時間（median time to progression，mTTP）為4.7 個月（95%CI ：3.62～5.78），中位無進展生存時間（median progression-free survival，mPFS）為4.7 個月（95%CI：3.62～5.78），中位總生存時間（median overall survival，mOS）為10.9 個月（95%CI：8.86～12.94）。

2.3 客觀緩解率

1 例治療2 個月后腫瘤縮小≥50%，達到PR 并持續1 個月以上，活動能力顯著改善；1 例治療1 個月腫瘤縮小≥50%，達到PR，活動能力和認知功能顯著改善，并持續至治療后6.6 個月；1 例接受治療21.2 個月復查顯示SD；1 例治療2 個月后SD，并于治療4.7 個月后進展；1 例治療3 個月后呈SD，并于治療4.9 個月后進展；1 例治療2 個月時發生PD。總體上，2 例最佳治療反應為PR，3 例為SD，1 例為PD，客觀緩解率（CR+PR）33.3%，疾病控制率（SD+PR+CR）83.3%。

2.4 不良事件

不良事件見表2。治療期間，受試者復查血常規、血生化、凝血功能、尿常規和心電圖，均未出現嚴重不良事件，未見明顯試驗設備相關的全身系統性不良反應。未見Ⅲ～Ⅳ級不良事件。

表2 不良事件發生情況

治療相關的不良事件主要為Ⅰ～Ⅱ級頭皮皮疹，發生率66.7%，屬于醫療器械局部反應。其中1 例受試者出現輕度的頭皮局部皮疹；2 例出現頭皮皮疹后表皮破損，經調整電極片黏貼位置，保持創口干燥后恢復；1 例患者出現輕度的頭皮局部水皰，經涂抹抗生素軟膏及保持干燥后完全恢復。頭皮局部皮炎經涂抹高效類固醇類和（或）抗生素軟膏后均可有效緩解，未影響治療依從性。其他不良事件有頭暈、頭痛、惡心嘔吐、疲勞乏力、跌倒、電刺激感各1 例以及實驗室醫學檢查異常等。此外，肌力下降、視物模糊、失語等與疾病發展直接相關的癥狀或體征，未視為不良事件。

3 討論

目前，新診斷GBM 主要的治療方式為經典的STUPP 方案，尚無針對復發性GBM 的標準治療方法。國際上近10 年的研究發現，腫瘤電場治療在新診斷GBM 患者的無進展和總體生存方面均有顯著的改善，復發患者也可從電場治療中獲益。腫瘤治療電場是低強度、中頻交變電場，通過非侵入性傳感器陣列（敷貼式電極片）傳遞至腫瘤區域周圍。電場治療作用于細胞有絲分裂過程中的大量極性大分子和細胞器。這些細胞成分的結構變化或錯位可能改變其生理功能，并最終破壞正常的有絲分裂。

電場治療對各種細胞過程的影響可以用兩個基本的物理原理進行解釋，即偶極子排列和介電泳[6]。偶極子是指分子中正電荷和負電荷的分離。在均勻的交變電場下，任何極性分子均將振蕩，試圖使其適當地平行于其所接觸到的電矢量的方向[6]。負責有絲分裂和細胞分裂的關鍵大分子和細胞器是高度極性的，隨機運動對其功能至關重要，可被局部電場破壞[7]。成功的有絲分裂需要在細胞分裂的不同階段對可極化或帶電結構進行精確的空間和時間對齊。在非均勻電場中，一種力施加在極性分子上，導致其遷移至一個高電場密度的區域，此過程稱為介電泳[8]。基于多個參數，電場治療在治療區域內非均勻分布，這些參數包括治療器官的幾何形狀、組織與體表電極的位置關系以及組織的介電特性[9]。電場并非隨著與電極的距離而線性衰減，因此可用于深部腫瘤的治療[10]。由于電場沒有半衰期，電場治療可以在治療過程中持續發揮作用。

基于對作用機制的進一步研究，電場治療已經被證明可通過消除中期細胞質內微管蛋白亞單位的正常隨機運動，破壞形成有絲分裂紡錘體的微管的正常聚合過程[3，8，11]，從而導致中期阻滯，延長有絲分裂，最終細胞死亡[12]。而在分裂中期逃脫了有絲分裂阻滯的細胞繼續分裂，呈現沙漏狀，導致非均勻電場的形成，并在卵裂溝區形成高強度電場。Septin 復合物負責收縮蛋白的生理定位，使細胞正常分裂為2 個子細胞，但電場的介電泳作用下可引起其脫位。這種作用發生在末期，可導致劇烈的細胞質起泡和細胞死亡[13-14]，或異常的染色體分離導致子細胞非整倍體，并隨后降低克隆基因的潛力[14]。電場治療的上述作用最終導致細胞凋亡，并增加免疫原性細胞死亡標志物的細胞表達[6，14]。在正常分裂的組織中，鮮見因基因改變或其他有絲分裂效應而導致電場治療相關不良事件的報道。

本研究團隊基于國內外中頻交變電場生物學效應研究結果，借鑒國際上已有類似領域產品特點，進行了電場參數及作用模式優化等多項創新，實現個體化電場治療技術突破。在針對前期原理樣機開展的大量細胞及動物實驗研究結果基礎上，成功研發出國產腫瘤電場治療儀（ASCLU 系列）。本研究是截至目前國內首個關于國產腫瘤電場治療儀的前瞻性單臂臨床研究，評價國產腫瘤電場治療儀治療復發GBM 的初步安全性和有效性。安全性方面，國際文獻報道電場治療可出現電極覆蓋部位的接觸性皮炎、淺表破損/潰瘍、感染/毛囊炎等，11%患者可出現電刺激感（tingling），這是電場治療的正常現象[15]。本研究觀察到的不良事件主要是頭皮在電極敷貼部位下的Ⅰ～Ⅱ級皮疹，發生率為66.7%（4/6 例），經涂抹類固醇類/抗生素軟膏可有效緩解，另外有1 例（16.7%）患者感受過輕微的電刺激感。根據觀察，油性皮膚以及環境溫度較高（研究開展時處于夏季）可促進頭皮局部皮疹發生；及時清洗頭皮、注意頭皮衛生、剃頭及更換電極片時輕柔操作則可降低頭皮皮疹的發生。2 例受試者在長時間治療過程中保持良好的頭皮皮膚狀態，可能與良好的頭皮護理有關。總體而言，腫瘤電場治療儀所引起的頭皮不良事件，可通過頭皮護理措施進行預防，并可通過涂抹外用藥物進行緩解。其他不良事件如頭痛、頭暈、惡心嘔吐、疲勞、跌倒，很可能與研究程序或疾病本身相關。醫學檢查中，血小板降低可能與受試者同時使用其他化療藥物有關，生化指標的輕-中度異常很可能與腫瘤患者系統功能變化及生活習慣相關。而電解質輕度紊亂是腦腫瘤患者的常見現象。這些異常指標的特異性較低，經處理和改善，未影響電場治療。

有效性方面，本研究1 例受試者PFS/TTP 為2個月，其余均＞2 個月，總體中位PFS 為4.7 個月，中位OS 為10.9 個月，客觀緩解率為33.3%。EF-11 研究表明[15]，國際同類設備用于治療復發GBM 的臨床療效與最優化療相近，PFS 為2 個月，OS 為6.6 個月，ORR 為14%（95%CI：7.9～22.4%）。EF-11 研究中納入的一次復發患者占9%，二次復發占48%，其余為更多復發次數患者，受試者總體KPS 為80 分。EF-11 受試者的多次復發比例較高，可能是單用電場療效未優于化療的原因之一。另外，由于本研究允許聯合臨床常規藥物治療，部分患者使用了貝伐單抗或替莫唑胺，這為提高患者生存質量、延長電場使用時間以達到最優療效提供了更多可能性。第4 屆中國腦膠質瘤學術大會（2020 年）公布了一項評估腫瘤電場治療（美國愛普盾）在中國GBM 患者中的前瞻性、單臂觀察性研究結果，提示復發GBM 患者中位無進展生存期為4.5 個月，中位總生存期為8.6 個月，最常見的不良反應是輕度至中度皮膚刺激，發生率為66.7%，均為Ⅰ～Ⅱ級。因此，本研究中的生存數據及頭皮不良事件與國際同類產品的臨床研究數據結論相符，較高的OS 生存數據展現出良好的治療前景，表明該腫瘤電場治療儀具有良好的安全性和有效性。另外，本研究的2 號受試者，因2 個月進展時具備再次手術獲取組織的可行性，本研究組對其術后原代細胞進行了敏感頻率的體外探索，發現該受試者組織細胞對200 kHz不敏感，并調整其治療頻率為170 kHz 繼續治療，最終OS 為10.9 個月。因此，該受試者早期進展的原因可能是對200 kHz 不敏感，經調整至敏感頻率后，仍獲得較長的總生存時間，表明個體化敏感頻率的應用可能是提高電場療效的重要方向。

本研究的局限性：1）入組受試者數量較少，安全性和有效性還需要在更大樣本中進一步評估。2）單臂研究存在一些系統性偏倚；雖然本研究是前瞻性研究，但缺乏嚴格的對照組，患者PFS 或OS 的延長尚需通過前瞻性、隨機對照的大樣本多中心臨床試驗進一步驗證。3）敏感性亞組人群有待進一步研究目前中外指南均推薦電場治療應用于新診斷和復發GBM，將來，更多的基礎和臨床研究將集中于揭示電場治療的準確機制機理，以及電場治療的個體敏感性或抵抗性。除治療GBM 外，電場治療臨床研究未來可拓展至更多瘤種，探索電場與化療、靶向或免疫治療聯合應用的可能性，為患者提供最佳治療方案，以最大程度改善患者預后并提高生存質量。電場治療設備將隨著科技的進步，在體積和重量上進一步優化，給患者更好的體驗。