肿瘤电场治疗的基本原理

       传统的肿瘤治疗手段主要是手术、化疗及放疗。化疗的作用靶点主要在DNA，通过药物作用引起DNA错配修复障碍、DNA链交联或断裂等，导致细胞死亡，放疗则是利用电离辐射粒子破坏DNA进而损伤细胞。
       肿瘤电场治疗，是利用中频（100-300kHz）、低场强(1-3V/cm)交变电场，牵拉肿瘤细胞内的极性分子，造成肿瘤有丝分裂障碍，最终破坏快速分裂的肿瘤细胞^[1-2]。正常细胞由于分裂较慢基本不受电场所干扰^[1-2]。
       从微观机制方面，电场对胞内分子的“牵拉”作用是根据电场对电子和偶极作用的一般规律所形成，主要作用于肿瘤细胞分裂的两个环节^[1-2]：
1.肿瘤细胞有丝分裂中期结束进入后期时，单个细胞内形成均匀交流电场，带电的微管受牵拉作用导致纺锤体功能异常（图1A）；
2.肿瘤细胞进入有丝分裂后期时逐渐形成两个亚子细胞，亚子细胞以“卵裂沟(cell cleavage furrow, CCF)”相连，形成“亚子细胞-卵裂沟-亚子细胞”特殊结构，交流电场线在此结构经过时，从一个亚细胞一极进入，高度聚集于卵裂沟，再从细胞另一极穿出，呈现亚子细胞两极电场线疏，卵裂沟电场密集的情况，形成了胞内非均匀交流电场。此时电场引导下细胞内带电分子向卵裂沟电泳聚集，使该处细胞膜压力升高，最终导致细胞起泡、破裂（图1B）。当电场方向与细胞分裂长轴方向一致时，干预效果最佳。

图1：电场对分裂期细胞内结构的影响：A 分裂中期时，微管二聚体排列在外加电场线上，纺锤体形成受干扰；B 进入后期并形成卵裂沟后，分裂细胞内形成非均匀电场，带电、极性的大分子和细胞器移向卵裂沟（图片引用于[3]）
 
参考文献：
1. Kirson E D, Gurvich Z, Schneiderman R, et al. Disruption of cancer cell replication by alternating electric fields.[J]. Cancer Research, 2004, 64(9):3288-95.
2. Kirson E D, Dbalý V, Tovaryš F, et al. Alternating electric fields arrest cell proliferation in animal tumor models and human brain tumors[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2007, 104(24):10152-10157.
3. Gutin P H, Wong E T . Noninvasive application of alternating electric fields in glioblastoma: a fourth cancer treatment modality.[J]. American Society of Clinical Oncology educational book. American Society of Clinical Oncology. Annual Meeting, 2012:126.