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纳米科技新疗法有望攻克多种人类顽疾

来源:生物谷 2017-03-30 11:11

2016年,来自昆士兰大学的研究人员通过研究开发出了一种新型的纳米贴(nanopatch),这种纳米贴能够提供一种疫苗注射的新途径,而这无疑是160年以来古老注射疫苗方法的一个革命性创新。如今,科学家们开发出了多种基于纳米科技的治疗疾病的新疗法,而这些新型纳米疗法不管在治疗癌症、药物运输,还是在其它方面都表现出了巨大的潜力,未来研究人员或许有望利用纳米疗法来帮助治疗人类多种疾病。

本文中小编就整理了多篇研究成果,让科学家们告诉你如何利用纳米疗法来有效治疗人类疾病。

【1】ACS Nano:新型纳米颗粒运输系统或能克服CRISPR基因编辑障碍 有效改善疗法效率

DOI:10.1021/acsnano.6b07600

近日,一项刊登在国际杂志ACS Nano上的研究报告中,来自马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究人员通过研究利用纳米颗粒设计出了一种新系统能够帮助CRISPR/Cas9系统跨过细胞膜进入到细胞核中,同时还能够避免被细胞器所捕获。

研究者Rubul Mout说道,CRISPR由两种组分组成,包括名为Cas9的剪刀样蛋白和名为sgRNA的RNA分子,sgRNA分子能够引导Cas9进入到靶点位置,一旦Cas9-sgRNA配对进入到细胞核的目的基因处,其就开始查询细胞核中的遗传错误,并且对其进行修复来帮助宿主细胞修复细胞机器。

研究者Rotello, Mout以及同事所开发的这种新型运输方法主要对Cas9蛋白(Cas9En)以及纳米载体进行了工程化操作;通过精细地调节工程化Cas9En和纳米颗粒之间的相互作用,研究者构建出了特殊的运输载体,这些载体能够携带Cas9蛋白以及sgRNA同细胞膜接触并且融合,最终将Cas9:sgRNA直接释放到细胞质中。

【2】Nat Mater:纳米药物能够唤醒免疫系统杀伤肿瘤

doi:10.1038/nmat4822

癌症的治疗是目前医学领域备受关注的领域之一,美国目前有将近1450万人患有癌症,同时每年又有1300万新增病例出现。人工智能的出现为癌症的治疗提供了新的生机。来自密歇根大学的研究者们运用了一种新的方法能够消除患者体内的肿瘤

这一新型的技术是通过利用大小约为10nm的微型芯片,从而诱导机体杀伤肿瘤细胞。

“我们的目的是利用这些小型的芯片教育免疫系统,让其识别体内的肿瘤细胞并进行杀伤”,该研究的首席作者,来自密歇根大学的James Moon说道。

这些小芯片上装载着肿瘤特异性的抗原标记,进而导致特异性识别肿瘤抗原的免疫细胞分化与激活。

【3】Theranostics:纳米热疗法或可软化肿瘤 提高癌症靶向疗法的治疗效率

doi:10.7150/thno.17574

肿瘤的机械阻力和标准疗法的附带损伤往往会阻碍抵御癌症的效果,然而近日,来自法国国家健康与医学研究所等机构的研究人员通过对肿瘤加热成功软化了恶性肿瘤,这种方法称之为纳米热疗法,其能够让肿瘤对治疗制剂更加敏感,相关研究刊登于国际杂志Theranostics上。

研究者首先将碳纳米管(CNTs)直接注入到肿瘤中,随后利用激光辐射来激活纳米管,与此同时肿瘤周围的健康组织并不会受到损伤。如今研究人员越来越关注影响肿瘤发展的机械因素,肿瘤变硬主要是因为胶原纤维和细胞外基质的异常组织化,细胞外基质能够将来自相同组织的细胞聚集在一起。

此外,作为恶性肿瘤的一个标记,变硬还可能会帮助癌细胞增殖以及转移,细胞外基质能够形成物理性的屏障来限制治疗制剂渗透到肿瘤中;目前研究者开发出了多种疗法来干扰肿瘤的结构,但这些疗法同时却是一把双刃剑。细胞外基质对于肿瘤和健康器官非常重要,对其降解对机体有益又有害。

【4】有160年历史的针头疫苗注射或即将告别历史舞台 新型纳米贴片或将引领疫苗注射突破性变革

新闻阅读:Skin patches instead of needles: can nanotechnology vaccinate the world?

有人喜欢打针嘛?想必没有人愿意打针,如今来自昆士兰大学的研究人员Mark Kendall就通过研究开发出了一种纳米贴(nanopatch),这种纳米贴能够提供一种疫苗运输的新型途径,而这无疑是160年以来古老注射疫苗方法的一个革命性创新。

什么是纳米贴?

我们可以将纳米贴想象成为邮票大小的尺寸,而且在其表面有数千个突起,纳米贴表面每平方厘米就有大约2万个注射口,而每个注射口都有大约60至100微米长;研究者利用了一种名为深层离子蚀刻技术(Deep Reactive Ion Etching)制造出了这种新型的纳米贴,该技术能够在电场中有效利用带电离子来选择性地“腐蚀”原料的表面,控制电场和离子就能够进行一种高度的控制,因此这种显微投影技术往往能够形成有规律的分隔并且每个都具有类似的尺寸。

此外,这种技术的优势还在于其在电子电路和太阳能行业的多年使用,同时该技术还能够增加产量的规模。而这仅仅是这种工业技术(深层离子蚀刻技术)的一个典型例子而已,如今这项技术在纳米技术领域已经得到了越来越多地关注。

【5】Nat Commun:纳米医学方法可提高抗HIV药物治疗效果

DOI:10.1038/NCOMMS13184

来自英国利物浦大学的研究人员进行了一项新研究,他们希望通过纳米技术改善对HIV病人的药物治疗。相关研究结果发表在国际学术期刊Nature Communication上。

纳米医学是应用纳米技术进行疾病预防和治疗的新领域。这个逐步发展的学科有望为医学科学研究带来巨大改变,目前已经有许多临床治疗和诊断方法受到纳米医学技术的影响。

现在对艾滋病的治疗需要HIV携带者每天口服抗HIV药物,而由于慢性口服药物用药量很大导致出现一些复杂问题,许多病人因各种原因无法遵守抗HIV口服药物治疗。

最近对HIV病人群体进行的评估表明,如果方法有效,病人愿意选择纳米医学替代治疗。因此利物浦大学的研究人员着重进行了新型口服治疗药物的开发,想要借助Solid Drug Nanoparticle(SDN)技术提高机体对药物的吸收,这样既可以减少药物剂量,又可以节省花销,节省更多的医疗预算治疗更多的病人。

【6】Nat Commun:基于纳米颗粒的组合免疫疗法对致命性癌症发起三重打击

doi:10.1038/ncomms12499

在过去几年,调动人体免疫系统抵抗疾病的癌症疗法已让人们产生大量兴趣。一种被称作检查点阻断的免疫疗法特别是有希望的。不过,尽管检查点阻断已取得一些显著的成功,但是这种疗法对一些最为致命的肿瘤几乎没有什么效果。

如今,在一项新的研究中,来自美国芝加哥大学的研究人员开发出一种独创性的方法来促进检查点阻断发挥出更为强大的作用。这种疗法为有效地治疗结肠癌和肺癌等难治的转移性癌症提供希望。相关研究结果于2016年8月17日在线发表在Nature Communications期刊上,论文标题为“Core-shell nanoscale coordination polymers combine chemotherapy and photodynamic therapy to potentiate checkpoint blockade cancer immunotherapy”。

论文通信作者、芝加哥大学化学教授Wenbin Lin说,“在癌症领域开展研究的每个人正在试图找出增强检查点阻断免疫疗法疗效的方法。在这项研究中,我们能够做到这一点。”

这种方法需要包含光敏感性试剂的免疫激活性纳米颗粒和标准化疗药物之间发生复杂的相互作用:这两者一起发挥作用来增强检查点阻断的疗效。

【7】Nat Commun:瑞士科学家开发可遥控纳米机器人 或可用于多种疾病治疗

doi:10.1038/ncomms12263

过去几年中,全世界的科学家们都在研究如何使用微缩机器人更好地进行多种疾病治疗。这种机器人应当能够进入人体,将药物投递到特定位置或者进行精准操作,比如清除动脉血栓。科学家们希望借助这种机器人替代具有侵入性的复杂手术,使得疾病治疗能够更加优化。

来自瑞士洛桑联邦理工学院的科学家们找到了一种开发仿生机器人的简单方法,并且为这种机器人装备了许多先进技术。他们还构建了一个测试机器人设计的平台,用以研究机器人不同的运动模式。相关研究结果发表在国际学术期刊Nature Communication上。

研究人员还构建了一个整合操作平台可以利用电磁场远程遥控机器人的运动,还可以通过加热的方法改变机器人形状。

【8】Cancer Res:纳米药物新组合有望解决乳腺癌耐药问题

DOI:10.1158/0008-5472.CAN-15-3435

近日,来自加拿大多伦多Sunnybrook研究所的研究人员在国际学术期刊Cancer Research上发表了一项最新研究进展,他们发现将一种纳米颗粒化疗药物与抗血管生成药物联合使用能够有效治疗乳腺癌。

将bevacizumab等靶向VEGF信号途径的抗血管生成药物与化疗药物结合使用改变了对多种人类乳腺癌的临床治疗实践。但是在治疗过程中经常会产生适应性耐药,其中一个主要机制在于肿瘤内部低氧环境的产生以及抗血管生成药物造成的HIF-1a表达上调。进行抗血管生成治疗之后虽然肿瘤内部血管数目减少血管功能受到抑制,但是会影响化疗药物向肿瘤内部的输送。

与bevacizumab联合使用的化疗药物不仅应该能够降低HIF1a水平克服低氧诱导的适应性抵抗,同时还应该提高肿瘤灌注维持药物向肿瘤内部的输送。

【9】纳米气泡“炸死”残余癌细胞

原文报道:Exploding nanobubbles can kill cancer cells

通常在肿瘤外科切除手术后,会使用一种运用金颗粒的纳米技术去探测并杀死剩下的癌细胞。到目前为止,这项技术仅在小鼠上完成试验。在接下来的两年时间里,科研工作者准备开展一项新抗肿瘤技术的临床试验。如临床试验成功,对那些通过外科手术不能完全去除掉肿瘤细胞的癌症患者来说无疑将是一个"喜讯"。

因为,任何在外科手术中被遗留下来的癌细胞,都有可能发展成为一个新肿瘤并在全身发生转移。所以医生在手术过程中都希望能把患者的癌细胞都去除掉,这通常很难做到。另外,肿瘤学家经常会建议采用放射治疗或者化疗来消除这些残留的癌细胞,这是也是目前主流的方案,但远远做不到万无一失。

【10】Nature:纳米疗法对免疫细胞重编程 逆转自身免疫疾病

doi:10.1038/nature16962

近日,来自Parvus Therapeutics公司的研究人员通过研究描述了公司新型纳米药物的治疗应用,相关研究刊登于国际杂志Nature上,研究者指出,这种新型纳米药物疗法可以对白细胞重编程使其成为可以钝化自身免疫反应并且帮助恢复免疫系统平衡状态的调控细胞。这种名为“Navacims”的纳米药物由包被有疾病相关的肽类主要组织相容性复合体(pMHCs)的纳米颗粒组成,pMHCs可以通过直接结合其抗原受体来改变病理性的T淋巴细胞的行为。

研究者Santamaria指出,自身免疫疾病包括1型糖尿病、多发性硬化症及风湿性关节炎,患者机体中会发生相当复杂的反应,最终引发慢性器官炎症、器官异常,有时候甚至会引发早产儿死亡。而在不抑制机体抵御感染和癌症的正常免疫反应的前提下,钝化这些不良的免疫反应目前来讲是不太可能的。(生物谷Bioon.com)

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