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科学家如何运用纳米技术来治疗多种癌症?

来源:本站原创 2020-03-27 18:11

本文中,小编整理了多篇重要研究成果,共同解读科学家们如何利用纳米技术来治疗多种类型癌症,分享给大家!

图片来源:ifpnews.com

【1】Nat Biomed Eng:纳米技术+mRNA技术,双剑合璧破解前列腺癌治疗难题

doi:10.1038/s41551-018-0284-0

尽管全世界有很多课题组都在开发靶向肿瘤细胞中高度活跃的蛋白或者信号通路的抗癌疗法,但是一组来自布莱根妇女医院、波士顿儿童医院以及纪念斯隆凯特琳癌症中心的研究人员正在开发一种新疗法,允许他们以一种新方法治疗癌症。抑癌因子的缺失——如磷酸酶张力蛋白同系物(phosphoatase and tensin homolog, PTEN)和p53等基因——会帮助癌细胞无限制的生长,但是靶向癌细胞中缺失的基因远比靶向癌细胞中高表达的基因困难。而这个研究团队利用纳米技术和mRNA的独特性质解决了这一问题,他们通过靶向PTEN成功地抑制了临床前前列腺癌模型的生长,相关研究成果于近日发表在Nature Biomedical Engineering杂志上。

10号染色体上缺失的PTEN是一个著名的肿瘤抑制基因,约一半的转移性去势抵抗性前列腺癌及其他人类癌症病人的PTEN会发生缺失或者突变,因此恢复PTEN的功能以治疗前列腺癌是一种有前景却又充满挑战的方法。在这项新研究中,研究人员利用纳米技术结合mRNA,双剑合璧成功解决了这一难题。他们发现将PTEN mRNA包载在聚乙二醇修饰的高分子-脂质杂化纳米颗粒中可以成功恢复PTEN缺失的小鼠的PTEN的功能。这种纳米颗粒在血清中很稳定,毒性较低,同时可以高效地将PTEN mRNA转染到前列腺癌细胞中。

【2】Nat Mater:打破常规!揭示纳米颗粒进入肿瘤的新机制!

doi:10.1038/s41563-019-0566-2

来自多伦多大学的研究人员发现,决定哪些纳米颗粒进入实体肿瘤的是主动过程,而不是被动过程,这一发现颠覆了之前在癌症纳米医学领域的想法,并为更有效的纳米治疗指明了方向,相关研究成果于近日发表在Nature Materials杂志上。癌症纳米医学的主流理论是,纳米颗粒主要通过内皮细胞之间的微小缝隙被动地扩散到肿瘤中。内皮细胞排列在血管内壁上,为肿瘤的生长提供支持。

研究人员之前的研究表明,只有不到1%的纳米颗粒药物能够达到它们的肿瘤靶点。在目前的研究中,研究小组发现,在能够穿透肿瘤的纳米颗粒中,超过95%的颗粒能够穿过内皮细胞,而不是在这些细胞之间的缝隙中。研究者表示,我们的工作挑战了长久以来的信条,提出一个全新的理论,我们看到许多纳米颗粒从血管进入内皮细胞,并在各种条件下进入肿瘤。内皮细胞似乎是纳米颗粒运输过程中的关键看门人。

【3】Science子刊:受体靶向纳米颗粒治疗原发性和转移性乳腺癌

doi:10.1126/sciadv.aax3931

由于许多纳米载体和靶向分子会与细胞、细胞外和血管内成分呈非特异性结合,因此开发有效的肿瘤细胞靶向纳米药物制剂具有相当大的挑战性。近日来自马里兰大学医学院等单位的研究人员开发了一种治疗性纳米颗粒治疗平台,该方法可以平衡细胞表面受体特异性结合亲和力,同时保持与血液和肿瘤组织成分(称为"DART"纳米颗粒)的最小相互作用,从而改善血液循环时间、生物分布和肿瘤细胞特异性摄取。

在原发性三阴性乳腺癌和乳腺癌脑转移小鼠模型中,可以定向到细胞表面受体成纤维细胞生长因子诱导14 (Fn14)的紫杉醇(PTX)-DART纳米粒子优于相应的无靶向基团的PTX纳米颗粒以及FDA批准的PTX纳米制剂--Abraxane。

【4】Science子刊:双靶向的肿瘤选择性纳米颗粒递送免疫基因治疗癌症

doi:10.1126/sciadv.aax5032

虽然免疫治疗在对抗癌症方面有很大的希望,但由于免疫抑制肿瘤微环境和全身毒性的限制,其疗效有限,因此阻碍了癌症免疫治疗的广泛应用。为了克服这些困难,近日来自台湾国立清华大学等单位的研究人员报道了一种组合免疫治疗方法,通过使用一种高效和肿瘤选择性基因载体,提高了免疫疗法的抗癌效果并避免了全身毒性。在这项研究中,研究人员利用胸腺嘧啶功能化的树突状大分子可以激活干扰素基因(STING)-cGAS通路的现象,设计了靶向肿瘤的脂质-树突状-磷酸钙(TT-LDCP)纳米颗粒(NPs),不仅增强了基因的传递能力,而且具有免疫辅助功能。

TT-LDCP NPs可以将针对免疫检查点配体PD-L1的siRNA和编码细胞因子IL-2的质粒DNA递送至肝细胞癌(HCC),增加了肿瘤浸润和CD8+ T细胞的活化,增强了癌症疫苗免疫治疗的疗效,从而显着抑制了HCC的进展。

【5】Angew Chem:中南大学利用纳米人工酶进行癌症免疫治疗

doi:10.1002/anie.201909729

理论上,我们的免疫系统可以检测并杀死癌细胞。不幸的是,肿瘤已经准备好应对这些攻击。尽管有现代的癌症治疗,转移和复发仍然是一个主要问题。而增强抗肿瘤免疫现在成为可能,这要归功于模仿酶的碲化铜纳米颗粒,尤其是在NIR-II光照射下。正如中国科学家在Angewandte Chemie上所报道的那样,这一过程会在肿瘤细胞中诱导氧化应激,破坏其免疫抑制状态并触发炎症过程。

所谓的"纳米酶"是"催化免疫疗法"的热门候选疗法。这些纳米颗粒的结构与生物酶完全不同,但它们能模拟生物酶的催化活性。它们比天然酶更容易制备,而且更便宜、更稳定。

图片来源:scitecheuropa.eu

【6】Nano Lett:利用可电离的脂质纳米颗粒递送mRNA可降低CAR-T细胞疗法的毒副作用

doi:10.1021/acs.nanolett.9b04246

新的癌症免疫疗法涉及提取患者的T细胞并对它们进行基因改造,这样它们就能够识别并攻击肿瘤。这项技术是一项真正的医学突破。自从2017年CAR-T细胞疗法获得美国食品药物管理局(FDA)批准以来,越来越多的白血病患者和淋巴瘤患者经历了完全的病情缓解。这种疗法并非没有挑战。对患者的T细胞进行基因改造既费力又昂贵。即便治疗取得成功,免疫系统的改变会在短时间内让患者身患重病,并伴有发烧、恶心和神经系统症状。

如今,在一项新的研究中,来自美国宾夕法尼亚大学的研究人员发现一种对T细胞毒性更小的新工程技术可以通过一种不同的机制来改变它们识别癌症的方式。利用使用这种机制的T细胞进行治疗可能给患者带来更少的副作用。相关研究结果发表在Nano Letters杂志上。这种新工程技术涉及利用基于脂质的纳米颗粒跨过T细胞的细胞膜来递送信使RNA(mRNA),而不是使用经过基因修饰的病毒来重写T细胞的DNA。使用前一种方法将是更可取的,这是因为它只会暂时改变患者的免疫系统,但是目前让mRNA穿过细胞膜的标准方法(即电穿孔)可能会产生太大毒性,以致无法从患者体内获得所需数量的T细胞。

【7】Nano Letter:纳米技术改善化疗传递,增强抗癌疗效

doi:10.1021/acs.nanolett.9b01202

密歇根州立大学(Michigan State University)的科学家发明了一种监测化疗药物浓度的新方法,这种方法能更有效地将患者的治疗控制在关键的治疗窗口之内。随着医学研究日益进展,对癌症患者进行化疗仍有很多问题。过高的剂量会导致健康组织和细胞死亡,引发更多副作用甚至死亡;过低的剂量可能会使癌细胞昏迷,而不是杀死它们,使它们在许多情况下变得更强、更致命。

生物医学工程副教授Bryan Smith创建了一个基于磁粒子成像(MPI)的方法,该方法使用超顺磁性纳米颗粒作为造影剂和唯一的信号源,以监测体内药物在肿瘤部位的释放。研究者表示,这是一种非侵入性的方法,可以让医生立即看到药物在体内的分布情况。有了MPI,未来的医生可以看到有多少药物直接进入肿瘤,然后动态调整给药量;相反,如果毒性是一个问题,它可以提供肝脏,脾脏或肾脏的图像,并尽量减少副作用。这样,他们就可以精确地确保每个病人都能留在治疗窗口内。

【8】Science子刊:中南大学开发天然埃洛石纳米管递送小干扰RNA用于膀胱癌治疗

doi:10.1126/sciadv.aaw6499

RNA干扰(RNA interference, RNAi)技术可以特异性沉默靶基因的表达,是一种很有前途的癌症治疗方法。近日来自中南大学湘雅三院泌尿科和中南大学前列腺疾病研究所的研究人员发现天然埃洛石纳米管(natural halloysite nanotube, HNT)可以辅助递送一种针对受体相互作用蛋白激酶4 (receptor-interacting protein kinase 4,RIPK4)的活性小干扰RNA (siRNA)有效地抑制其表达以治疗膀胱癌。

研究人员发现HNTs/siRNA复合物增加了siRNA的血清稳定性,增加了其在血液中的循环寿命,促进了siRNA的细胞摄取和肿瘤积累。siRNA显着下调RIPK4在膀胱癌细胞和膀胱癌肿瘤中的表达,从而抑制了三种膀胱癌模型(皮下模型、原位膀胱肿瘤模型和肺转移模型)的肿瘤发生发展,且无不良反应

【9】Rep Sci:X射线结合纳米颗粒有助于提高癌症放疗效果

doi:10.1038/s41598-019-49978-1

根据最近发表在Scientific Reports杂志上的一篇文章,通过向癌细胞中传递一种名为“钆”的元素,会在收到X射线照射时产生“杀伤性”电子,这一结果为为新的癌症放射治疗提供了线索。京都大学综合细胞材料科学研究所(iCeMS)的Kotaro Matsumoto说:“我们的方法为选择性加强肿瘤部位X射线辐射效果提供了可能。这解决了目前放射疗法的主要问题之一,即只有少量的X射线实际上到达了肿瘤细胞。”

常规放射疗法使用多色X射线,由各种能级组成,其中低能X射线无法穿透人体表面。另一方面,单色X射线具有相同的精确能级。如果它们针对肿瘤内部已有的分子释放“杀伤性”电子,那么它们可能会对正常组织造成损害。

【10】Nat Commun:新型纳米医学有助于癌症化疗

doi:10.1038/s41467-019-11718-4

最近,来自赫尔辛基大学以及华中科技大学等地的研究人员合作开发了一种新的抗癌纳米药物,可用于靶向癌症化疗。 “外泌体”是最近细胞生物学领域十分热门的研究话题。外泌体中含有细胞来源的各种分子成分,包括蛋白质和RNA。现在,研究人员将其与合成纳米材料一起作为抗癌药物的载体。这种基于外泌体的纳米药物通过静脉注射后能够更好地到达肿瘤组织深处,从而有利于增强靶向杀伤效果。

研究者表示,这项研究强调了基于细胞的纳米药物的重要性,基于纳米颗粒的药物运输系统已显示出相应的癌症治疗效果。为了增加它们对肿瘤的靶向性,纳米颗粒通常与靶向抗体,肽或其他生物分子结合。然而,免疫反应的出现,这些配体分子有时可能对纳米颗粒递送产生负面影响。(生物谷Bioon.com)

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