美国德克萨斯州大学西南医学中心肿瘤放射科的Karanam NK等研究TTFields联合替莫唑胺治疗GBM的生物学机制，发表于2020年3月的《Translational Research》杂志。

——摘自文章章节

肿瘤电场治疗（tumor treating fields，TTFields）是一种用于肿瘤治疗的非侵入性物理模式，低强度、中频的交流电场在诱导DNA双链断裂（DSBs）的同时，削弱DSBs的重新接合；起干扰细胞的有丝分裂，选择性地杀伤分裂增殖活跃的肿瘤细胞的作用。FDA已批准TTFields与替莫唑胺联合治疗复发和新诊断的胶质母细胞瘤（GBM）。美国德克萨斯州大学西南医学中心肿瘤放射科的Karanam NK等研究TTFields联合替莫唑胺治疗GBM的生物学机制，发表于2020年3月的《Translational Research》杂志。

研究发现TTFields与多种化疗药物具有治疗肿瘤的协同作用，TTFields不仅迟滞肿瘤细胞有丝分裂，还可通过其它多种机制杀伤肿瘤细胞。

TTFields降低复制叉（replication fork）移动速度并引发DNA复制阻力：肿瘤细胞中的MCM10和MCM6基因对于DNA复制起始和延伸均至关重要，TTFields可抑制MCM10和MCM6基因表达，说明TTFields可导致DNA复制阻力，缩短新合成的DNA长度，并且随着TTFields处理时间增加新合成的DNA长度明显缩短。相比对照组，TTFields处理30、45和60小时分别导致19%、22%和49%的非小细胞肺癌（NSCLC）细胞系H157中以及22%、34%和47%的NSCLC细胞系H1299中DNA长度明显缩短（图1）。

图1. TTFields抑制MCM10和MCM6基因表达以及复制叉移动速度（replication fork speed）。A.标准化MCM10和MCM6基因表达水平。B、C.NSCLC细胞系H157中和H1299中DNA长度变化直方图。D.箱形图显示各时间点NSCLC细胞系H157中和H1299中DNA长度范围。

TTFields促进R环形成：相比NSCLC细胞系H1299，H157对TTFields治疗更敏感，随着TTFields处理时间增加，H157中R环的增加更明显。另外，免疫荧光染色也发现TTFields明显增加H157和H1299中的R环（图2）。

图2. TTFields促进R环形成。A.斑点印迹法和B.免疫荧光染色定量分析TTFields处理时间对R环形成的影响。

TTFields预处理增强放疗的杀瘤效应：TTField预处理增强NSCLC细胞系对放疗的敏感性（图3）。相比单一放疗，TTField预处理可增强放疗的杀瘤效应。此外，调整TTField处理顺序也可协同增强放疗杀瘤效应。

图3. TTFields预处理增强放疗杀瘤效应。A.NSCLC细胞系H157和H1299经TTFields预处理后行放疗的方案协同指数（CI）；B.单一放疗后再行TTFields处理的方案协同指数（CI）。

TTFields增强肿瘤细胞对顺铂的敏感性：

TTFields协同顺铂，增强NSCLC细胞系对顺铂的敏感性，提升杀瘤效应（图4）。

图4. TTFields增强NSCLC细胞系对顺铂的敏感性。TTFields协同顺铂，提升杀瘤效应。

TTFields增强PARP1抑制剂的细胞毒性：TTFields与PARP1抑制剂奥拉帕尼联用，在给或不给放疗时均产生协同杀伤肿瘤细胞的效应，说明TTFields可提高肿瘤细胞对多种损伤DNA或干扰复制叉药物的敏感性（图5）。此外，TTFields、奥拉帕尼和放疗联用时可进一步提高CI值。

图5. TTFields增强PARP1抑制剂的细胞毒性；此外，联合放疗可进一步提高细胞毒性。联用TTFields与奥拉帕尼或放疗可协同抑制NSCLC细胞系H157和H1299增殖，进一步提高CI值。

TTFields引发DNA复制阻力与干扰有丝分裂并存：在多个NSCLC细胞系中，TTFields抑制33个与调控细胞有丝分裂相关基因的表达；此外，随着TTFields处理时间增加基因的表达量进一步降低。实时荧光定量逆转录聚合酶链反应发现，TTFields抑制了NSCLC细胞系H157和H1299中KIF11、CENPE、WEE1和SNRNP200基因表达，说明TTFields可同时引发DNA复制阻力并干扰有丝分裂（图6）。

图6. TTFields抑制调控细胞有丝分裂和增强DNA复制阻力的关键基因表达。A.TTFields抑制33个与调控细胞有丝分裂关键基因的表达。B、C.实时荧光定量逆转录聚合酶链反应发现，TTFields抑制NSCLC细胞系H157和H1299中KIF11、CENPE、WEE1和SNRNP200基因的表达。

TTFields主要作用机制：TTFields通过干扰细胞支架蛋白定位、破坏纺锤体形成、抑制细胞分裂和染色体分离导致有丝分裂迟滞，最终引起细胞死亡（图7）。TTFields抑制FA通路基因表达，而FA通路基因参与DNA损伤修复和维持复制叉稳定性。TTFields增加DNA复制阻力与抑制FA通路基因表达可造成DNA损伤。此外，TTFields增加DNA复制阻力还可进一步降低DNA损伤修复的反应能力，导致复制叉移动速度减慢、复制错误、R环形成、基因组不稳定和细胞死亡。在细胞周期检查点调控机制中，TTFields在M期干扰有丝分裂，在S期引发DNA复制阻力，上述机制同时并存引起细胞死亡。

图7. TTFields主要作用机制。

该研究表明，利用TTFields形成的环境效应可开发多种提高肿瘤治疗效果的策略。建议TTFields可在分割放疗或化疗前或同时使用，引起DNA损伤或加强肿瘤DNA复制阻力。