一种新的纳米运输系统能够使癌症治疗悄无声息地通过耐药性肿瘤细胞的防御——为众多现有药物治疗效果不显著的癌症患者提供了希望。
东京大学(University of Tokyo)的研究学者们设计了微小的肥皂型分子团簇,用来运输药物进入肿瘤细胞,称之为微胞(micelles),并在肿瘤细胞内部将药物释放。这些分子利用细胞内部运输系统来接近目标——细胞DNA。
在癌变细胞核附近释放药物,似乎可以保护药物免于受到细胞自身防御机制的抵抗。这种治疗方法减缓了老鼠体内肿瘤的生长速度——甚至是那些在普通疗法中具有完全抗药性的肿瘤。此项工作发表在《科学转化医学》(Science Translational Medicine)杂志上。
“通过克服游离药物所受到的限制——即细胞的耐药性,解决了治疗癌症的一个主要障碍,”美国加州大学圣芭芭拉分校(University of California, Santa Barbara)的化学工程教授萨米尔·米坦格瑞(Samir Mitragotri)说。他并没有参与到此研究中。
在患有人类耐药性结肠癌的老鼠体内,研究学者们测试了微胞运输结肠直肠癌的治疗药物奥沙利铂(oxaliplatin)的试验。
一般来说,被注射进入患者的血液系统的奥沙利铂,在血液运输的过程中通过细胞膜上的微小空隙或者通道进入肿瘤细胞的细胞质中。仅有5-10%的药物微粒能够到达细胞核,但是这些药物微粒确实能够粘连到DNA上面,破坏DNA的功能,并最终杀死癌细胞。然而,一旦结肠直肠癌开始转移,在九个月之内,癌细胞就会在细胞质中产生使奥沙利铂失活的防御蛋白。
微胞利用一种独特的方式穿过细胞膜——通过一种被称为内吞作用的过程进入细胞。细胞膜的一小部分脱落并形成囊泡,包住微胞。这些囊泡通过细胞内部运输系统的输送最终到达细胞核。当微胞逐渐靠近细胞核时,囊泡内部的化学物质酸性将会越来越强,更有利于囊泡内部运输的物质被消化成为营养微粒。
当环境的酸性越来越强时,围绕药物分子自组装的微胞分子丧失了紧密粘连在一起的能力,从而释放药物分子。
“微胞就如同纳米水平的‘特洛伊木马’,可以有效的将药物运输到耐药性癌细胞的细胞核中,”东京大学的材料与生物工程系(Department of Materials Engineering and Bioengineering)的教授片冈一则(Kazunori Kataoka)说。
与常规奥沙利铂肿瘤治疗方法相比较,这种药物运输机制可以减缓肿瘤生长近75%。
通过对每一个微胞加以装备:表面添加绿色荧光标记,核心方位添加红色荧光标记,研究者可以利用荧光显微观察方法追踪微胞的运输过程,并拍摄微胞在何时何地传递药物。
片冈的同事,西山信弘(Nobuhiro Nishiyama)说,在细胞内目标区域的化学环境下,微胞的反应要比任何其他已知的药物载体都好。
哈佛医学院纳米与生物材料实验室(the Laboratory of Nanomedicine and Biomaterials)的奥米德·弗朗克扎德(Omid Farokhzad)说,如果没有这种亚细胞靶系统,纳米药物载体就不会有如此效果。“纳米载体工程确实需要更加成熟,人们期望这项工作成为如何设计载体系统针对亚细胞靶间隔的研究领域的里程碑,”弗朗克扎德说。
纳米“木马”:打入敌人内部
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