医学进展
2018年10月号
医学进展

中国科学家发明纳米机器人, 让实体瘤迈向治愈

作者:白蕊

对实体瘤而言,根除其原发病灶,消灭转移灶,是人们梦寐以求的终极目标。

最近,一项由中国科学家主导开展的研究称:他们研发了一种“DNA纳米机器人”,能够定向地堵塞肿瘤血管,剥夺肿瘤的营养和氧气,从而引发肿瘤细胞大片地死亡。让我们向治愈癌症的终极目标前进了一步。

这项研究由中国国家纳米科学中心的Suping Li以及多家单位的科学家共同完成。他们用“DNA折纸”技术把DNA折叠成纳米管,管中藏着能让血液凝固的蛋白酶-凝血酶,在DNA纳米管的“掩护”下,凝血酶与血液中的底物隔绝了开来。这根DNA纳米管上还连接着一种核酸适配体,它能够识别核仁素——一种只在肿瘤血管内皮细胞上表达的物质。在到达肿瘤血管,核酸适配体与其上的核仁素结合后,这些荷载了凝血酶的纳米管被打开,暴露出凝血酶。

首先,科学家们研究了这种纳米机器人在体内靶向肿瘤血管的能力。在给乳腺癌小鼠静脉注射后,纳米机器人逐渐在乳腺癌部位聚集,并诱导活化的血小板也在此聚集,肿瘤部位逐渐形成血栓。

随后,科学家们又评价了这种纳米机器人的治疗效果。结果,乳腺癌小鼠在用其治疗后出现了进行性的肿瘤坏死,而且肿瘤生长速度大大减缓。对黑色素瘤的治疗效果比乳腺癌还要好,8只黑色素瘤小鼠中,有3只在纳米机器人治疗下达到完全缓解,而且预防了肝转移的发生。卵巢癌异种移植小鼠肿瘤部位的血管是很少的,但即便如此,纳米机器人的治疗依旧延长了小鼠生存期,说明这并不妨碍治疗效果。肺癌在纳米机器人治疗下也表现出了类似的效果,磁共振成像MRI显示,纳米机器人显著抑制了肿瘤的生长。

此外,在安全性方面,纳米机器人也显示出了优越性,它也不会刺激免疫系统,有很好的“免疫惰性”。

由于这种纳米机器人针对的是肿瘤血管,因此对所有被血管滋养的实体瘤都有效。

这项研究启示我们:这种纳米机器人还可以被设计用来荷载其他的生物活性物质,比如小干扰RNA、化疗药物等,如果这些手段都联合起来使用的话,治愈癌症可能就将成为现实。(作者:白蕊) 

参考文献:Nature Biotechnology 2018; 36:258-264
Nature Reviews Drug Discovery | Published online 28 Mar 2018;doi:10.1038/nrd.2018.40

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