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3～5年之后,新的纳米技术将可能极大地减小化疗药物对健康细胞的无谓杀伤
众所周知,癌症治疗遭遇的世界性难题之一,就是化疗药物往往不能区分细胞好坏而全部通吃,在杀死癌细胞的同时,对人体健康器官也造成损伤.
现在,这一问题有望得到解决.中国科学家发现了一种运用纳米技术,把药物准确地送入肿瘤细胞内部的输送载体,能够提高化疗药物的靶向性,精确打击癌细胞.
“纳米载体就像‘远程火箭’,药物就是‘弹头’,能够直接命中并深入肿瘤细胞.”课题负责人,中国科学院生物物理研究所研究员梁伟接受本刊采访时比喻道.
由中科院生物物理所博士唐宁和杜钢军撰写的相关论文,发表在7月4日出版的《美国国立癌症研究院院刊》上.该刊配发的长篇评论称：这是一个简单但能有效地将药物和合适的载体整合起来产生很好效果的例子,也许药理学概念上的“导弹”,即抗肿瘤药物,由于不能正确识别它们的“靶标”和“友军”而错伤病人的日子将会很快结束.
不滥杀无辜的纳米导弹
1906年德国医学家保罗埃尔利希首次提出药物输送的概-念,即固体肿瘤的药物输运目标是,提高肿瘤内部药物浓度的同时阻止其他器官暴露在药物的作用之下.为了达到这一目标,人们发展了很多种类的药物输送系统,包括脂质体、胶束、酶连抗体前药,光活性疗法和大分子药物载体等等.
中国科学家此次的创新在于,他们发现,一种名叫“聚乙二醇衍生化磷脂”的聚合物溶入水中后,可与广普抗肿瘤化疗药“阿霉素”自动组装成纳米尺度的新型输送载体――直径10纳米至20纳米、包载阿霉素的聚乙二醇衍生化磷脂纳米胶束.
这种胶束通过静脉注射人体后可以提高阿霉素在肿瘤组织中的富集和对深层组织细胞的渗透,增强药物的抗肿瘤效果并降低毒性.
“在电子显微镜下,放大60多万倍的纳米胶束呈圆球状有序排列在一起,就像一块麻布.”梁伟说.
事实上,“聚乙二醇衍生化磷脂”作为一种纳米制剂以前就存在,并已被美国批准使用.由于它的结构类似细胞,因此又被称为人工细胞.据梁伟介绍,一些药物是不溶于水的,没办法通过静脉注射,因此必须找到一种方式使之溶于水.而“聚乙二醇衍生化磷脂”正是用于包裹疏水性药物使用的制剂.但是,由于阿霉素是一种亲水药物,也就是溶于水的药物,因此从未与“聚乙二醇衍生化磷脂”合用过.
梁伟领导的课题组的贡献在于,他们首次把这两种东西合并使用,并发现它具有在肿瘤组织中富集和对深层组织细胞渗透的功能.这一发现的重大意义在于,它开启了癌症化疗的一个新的里程碑.
梁伟说,肿瘤组织血管和生理特征的异常不利于药物的输送,过去抗肿瘤药物进入人体后,往往富集在肿瘤血管的周边或肿瘤细胞的间隙然后释放出药物,由于细胞内药物的浓度较低,治疗效果并不明显.新的研究成果,正是通过纳米载体和药物的有机组装,经过静脉注射后将抗肿瘤药物送到目的地,让它们能很快在肿瘤细胞内富集并发挥疗效.
研究小组通过对2000多只小鼠实验后发现,单纯使用阿霉素以后,患癌小鼠的存活期只有30天,而由纳米制剂包裹的阿霉素可以延长小鼠的生存期,达到70～80天.
具体的实验过程是,研究人员先通过注射癌细胞使小鼠发生肺癌,然后静脉注射纳米抗癌制剂.结果发现肿瘤部位的药物浓度比单纯使用抗癌药提高了6到8倍,而其他部位的药物浓度降低了1倍.这就证明了药物在肿瘤部位聚集.
“然而,我们仅仅迈出了一小步.”梁伟说,目前他们还不清楚药物和载体组装的机理是什么,还有哪些药物可以和纳米制剂组装达到这一效果,以及这一纳米制剂除对肺癌有独特疗效外,对肝癌、乳腺癌、结肠癌等其他实体肿瘤的治疗效果如何等等.
梁伟说,目前对这种纳米载体的研究还只是处在动物实验阶段,预计2年以后可以进入临床实验,要真正达到临床使用估计还需要3到5年.
纳米医学渐成科技新前沿
纳米科技与生物科学、医药学的结合,正迅速成为新的科技前沿.纳米生物导弹正是迅速发展中的纳米医学的成果之一.1纳米是1米的10亿分之一.纳米科技是一种微观世界的科学技术,它基本上是与分子、原子打交道.因此,纳米医学就是分子医学.
专家认为,纳米医学将推动分子靶向治疗研究的快速发展.如果在肿瘤治疗上,利用纳米级的药物传输系统,可以实现抗癌药物的准确靶向传送,定向杀灭癌细胞,提高肿瘤的治愈率.伴随着纳米技术的进一步发展,利用纳米载体将治疗药物注射进人的血液,从而带到肿瘤“病灶”部位,成为国际上不少科研小组的科研课题.
由于纳米医学在肿瘤、心血管病、传染病等重大疾病诊治方面显示出的广阔应用前景,近年来,各国政府相继加大了对纳米医学研究的研究力度和资助力度.
2002年以来,欧盟、美国、日本等发达国家先后组织和实施了较大规模的纳米生物医药计划.美国2005年成立了国家纳米医学科学院,药物输运和基因载体治疗、生物传感器等成为优先资助领域.美国国立卫生研究院则启动了癌症纳米技术计划,并在纳米级肿瘤治疗药物研究上取得一定进展；德国2001年启动纳米生物技术研究计划,“主攻”能摧毁肿瘤细胞的“纳米炮弹”和具有高密度存储能力的微型存储器.
中国科学家目前也在这一领域不懈努力,并取得一些进展和成果,如抗肿瘤药物紫杉醇的纳米脂质体已获准用于治疗恶性肿瘤,抗体标记的磁性纳米粒也已经用于肿瘤等疾病的检测和诊断.中科院上海硅酸盐所的研究人员发现一种几百纳米大小的颗粒可以在外磁场的引导下在血管中承载和输运药物到指定区域再可控释放,这将大大提高药物的疗效并降低毒副作用.
“但总体来说,我国纳米生物医药研究的水平与世界先进水平相比差距仍然较大.”梁伟说,“从源头创新上讲,纳米药物的开发比新药筛选对中国医药行业来讲更具有实际意义.”