Nature子刊：创新纳米药物，3大步“直击”转移性肿瘤细胞_医药

2016

03/16

09:26

生物探索医药

传统癌症治疗方案是手术结合放化疗。对于大多数癌症患者而言，除了化疗的痛苦之外，承受最大的风险则是癌细胞转移。近期，来自于美国休斯敦卫理公会研究所的研究团队研发出一种新方法，能够将抗癌药物直接靶向转移的癌细胞。

方法的创新点在于通过将抗癌药物与纳米材料结合，直接靶向转移恶性细胞，巧妙地避免化疗药物对正常细胞的损伤，从而减缓患者接受药物治疗的痛苦。过程类似于 “多级火箭”将宇航员运载出地球，抵达月球并安全返回。

1这一疗法的核心是抗肿瘤广谱药——阿霉素（doxorubicin，Dox）。多年来，阿霉素一直是癌症治疗的中流砥柱，可用于对抗多种肿瘤。它通过抑制DNA、RNA合成，阻止肿瘤细胞分裂。但是该药物随血液运输会对心肌细胞造成损伤，导致心力衰竭。所以常常不得不降低治疗剂量或者彻底停止用药。

所以，如何规避不良反应，将阿霉素直接靶向肿瘤细胞？这是一个重大挑战，因为肿瘤细胞膜上的蛋白通道会将大部分药物阻挡在细胞外。美国休斯敦卫理公会研究所的纳米医学专家Mauro Ferrari团队结合纳米医学的理念，开创了新的药物治疗策略。

团队耗时多年将多孔硅纳米颗粒开发成药物载体，从药物装载、靶向运输到定点释放，3大步环环相扣，将药物成功投入转移性癌细胞并在核位置释放：

第一步：药物装载，形成纳米发电机（iNPG-pDox）

为了使得尽可能多的阿霉素进入转移性肿瘤细胞，并顺利通过细胞膜蛋白通道，Ferrari团队将多个阿霉素分子串联形成了一个多阿霉素聚合物（p-Dox）。他们将聚合物装填入多孔硅颗粒。装载有多阿霉素聚合物的多孔硅颗粒相当于纳米发电机（iNPG- pDox），负责阿霉素药物运输和靶向作用于癌变细胞

第二步：靶向运输，“发电机”溶解释放出药物

纳米颗粒的微型尺寸以及圆盘的外形，为iNPG- pDox在血管中畅通无阻地流动提供了保证。而肿瘤周围的血管往往是畸形且破损的，所以纳米颗粒会从畸形血管中遗漏，并在肿瘤细胞群区域富集。

以患有转移性肝癌和肺癌的老鼠作为动物模型，将含药物的颗粒注射到老鼠中。结果显示，多孔硅颗粒在肿瘤细胞群区域集合，并且纳米颗粒会在2-4周内慢慢降解。

装载有多阿霉素聚合物（p-Dox）的多孔硅颗粒相当于纳米发电机（iNPG），负责阿霉素药物的运输。从iNPG释放出来的p-Dox，会再次环绕成纳米粒大小的微型小球进入肿瘤细胞。

第三步：定点释放，药物环绕成小球状进入肿瘤细胞

随着纳米颗粒iNPG- pDox的降解，其包裹的化学药物p-Dox被释放出来。在肿瘤微环境中，p-Dox会再次环绕形成纳米大小的微小球。每个小球只有20-80纳米大小，这与细胞之间为物质交流而分泌的囊泡尺寸一致，从而使得阿霉素微小球也能够轻易穿过膜蛋白通道，进入肿瘤细胞。

神奇的是，进入肿瘤细胞内部的微小球会想细胞核区域靠近。为什么药物会靶向细胞核？Ferrari 表示，即便这正是研究人员所期冀的结果，但是对其机理还不清楚。研究人员注意到，相比于细胞膜，药物靶向的细胞核区域称酸性环境。他们设计的聚合物能够在酸性条件下溶解释放出单个阿霉素分子，从而提高药物特异性杀伤癌细胞的效率。

接受动物试验的患癌老鼠中，治疗8个月后高达50%没有出现转移性肿瘤迹象。对于人类，研究人员表示这一治疗效果相当于癌症治愈24年。相关研究成果于3月14日发表在《Nature Biotechnology》。

这一药物靶向的研究并不是纳米医学的首次应用。根据《柳叶刀》最新发表的研究文章，超50种纳米药物正处于临床试验。目前，该创新纳米药物仅仅在动物模型上成功进行，休斯敦卫理公会研究所已经为这种药物建立了良好的生产规范（GMP），并计划将在一年内开展临床试验，尽早获得FDA批准。

来源：生物探索

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