癌癥是全球醫學領域的“頂級難題”,長期以來嚴重威脅人類的生命健康。面對這一難題,東南大學生物科學與醫學工程學院的梁高林教授、王睿研究員團隊,成功研發出一項極具創新性的“釋放與捕獲”藥物遞送策略,能夠讓藥物更精準“鎖定”腫瘤部位。如何鎖定?又是如何發揮作用?
當前困擾
千分之七的納米載體到達腫瘤
在攻克癌癥的漫長征程中,傳統治療手段一直面臨諸多挑戰。手術、放療和化療是目前癌癥治療的“主力軍”。其中,化療在對付那些手術和放療難以徹底清除的轉移性癌癥時,發揮著不可替代的作用。
傳統的小分子化療藥物缺乏對腫瘤的靶向性,進入人體后就像無頭蒼蠅,往往在全身擴散,殺死癌細胞的同時也傷害健康細胞。由于癌細胞具有耐藥性,隨著化療次數增加,為了達到理想的治療效果,往往需要使用高濃度藥物,患者飽受痛苦。
為了提升化療藥物的靶向性,過去二十年里,科研人員研發出許多基于納米載體的藥物遞送系統,試圖給化療藥物裝上“智能導航”,使其能精準抵達腫瘤病灶。但現實卻很殘酷,納米載體由于自身尺寸的限制,攜帶“導航信號”的能力十分有限。
此外,對納米載體表面進行修飾時,常常會改變其原有的物理化學特性,使其難以與腫瘤細胞表面的受體結合,導致腫瘤靶向效率極低。
“據統計,只有約0.7%的納米載體能成功抵達實體腫瘤?!绷焊吡纸忉?,納米載體還容易從腫瘤組織中“溜走”,在腫瘤微環境中還會受酸性條件等因素影響,導致藥物提前釋放,大大降低了治療效果,甚至還可能引發全身毒性。
精心策劃的“戰斗”
像導彈一樣精準鎖定癌細胞并發揮藥效
面對納米醫學領域的這一棘手難題,東南大學科研團隊另辟蹊徑,提出“釋放與捕獲”新型藥物遞送策略,成功研發出納米藥物Nap-FYp-CPT@MSN-CHI,在癌癥化療中開辟了新路徑。
這種納米藥物的工作機制十分巧妙,就像一場精心策劃的“戰斗”。王睿介紹,該納米藥物由包含化療藥物喜樹堿(CPT)的多肽前藥Nap-FYp-CPT和介孔二氧化硅納米載體MSN-CHI組成。
當納米藥物通過尾靜脈注射進入體內后,會像“追蹤導彈”一樣通過血液循環富集到腫瘤部位。
到達腫瘤微環境后,腫瘤的微酸性環境首先“打響第一槍”,觸發納米載體釋放前藥分子Nap-FYp-CPT。隨后,腫瘤細胞膜表面高表達的堿性磷酸酶(ALP)發揮關鍵作用,它像一位“建筑師”,催化釋放的前藥自組裝形成納米纖維,進而在癌細胞膜表面構建起一層水凝膠。
在這張高密度纖維網的作用下,納米載體被牢牢地“捕獲”在癌細胞膜上,有效提高了藥物濃度、延長在腫瘤部位的滯留時間。
接著,剩余的前藥分子從納米載體中持續緩慢釋放,逐漸“進擊”癌細胞內部。在癌細胞內,前藥在細胞內羧酸酯酶的作用下,分解釋放出活性化療藥物喜樹堿,精準地對癌細胞發起攻擊,從而提高癌癥化療的靶向效率。
未來前景
可應用于抗感染、心血管疾病等精準治療
據梁高林介紹,這款納米藥物是從二十多種氨基酸中合成發現,尚未有中文名稱。目前,細胞和動物的實驗結果令人振奮。在小鼠乳腺癌模型中,這款納米藥物表現出色,能夠有效控制靶向腫瘤并長時間停留,顯著抑制了腫瘤生長,大幅提升了化療效果。
相關成果發表在國際著名學術期刊《Biomaterials》上。該論文的第一作者為東南大學生物科學與醫學工程學院博士生朱亮熹。王睿研究員和梁高林教授為該論文的共同通訊作者。
梁高林透露,這種新型藥物遞送策略將癌癥化療的靶向效率提升至5%—15%,能夠有效解決傳統化療方法中靶向性差和副作用大的難題。
隨著技術的不斷優化與驗證,該納米藥物有望進入臨床試驗階段,為多種類型的腫瘤,尤其是難以手術切除的轉移性腫瘤,量身定制更為高效、個性化的治療方案,成為這類疾病治療的有力替代或補充手段。
隨著納米醫學和精準治療技術的不斷進步,類似的“智能藥物”遞送系統將極大提升化療的精準性、最大程度降低對健康細胞的損傷,為癌癥患者帶來更高的生存率,顯著減輕治療過程中的痛苦。
這項技術的成功應用,不僅為癌癥治療領域注入新的活力,還有望推動其他領域的藥物遞送系統發展,如抗感染、心血管疾病等的精準治療。
通訊員 吳涵玉 實習生 楊新宇 現代快報/現代+記者 李楠 文/攝
(部分圖片由受訪者提供)
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