纳米医学抗癌:微小颗粒,巨大潜力!

2021
02/24

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纳米医学是一个新兴研究领域,它使用纳米粒子进行药物输送、诊断以及活体成像(活体动物体内成像)。

虽然纳米医学抗癌听起来像科幻小说,但MD安德森癌症中心等团队正在研究它,看如何利用它来改善癌症治疗。

最近,《自然·纳米技术》发表了一篇关于纳米医学的相关文章。MD安德森癌症中心神经外科副教授贝蒂·金博士介绍了纳米医学的进展及其在癌症治疗中的潜在用途。

▌什么是纳米医学?

纳米医学是指运用尺寸在1至100纳米的材料,旨在特异性靶向目标肿瘤细胞或免疫细胞。它还可具有多路复用能力,可用于成像、诊断和治疗以及其他应用。

研究人员正在探索纳米医学在免疫治疗中的应用。

▌纳米医学在免疫治疗中的应用前景?

运用纳米医学进行免疫治疗,其实是一个新领域。它是药物设计的又一个前沿方向。

传统癌症全身治疗以化疗为主,其目标是尽可能地用药物来杀死癌细胞。不过,这些药物是不分敌我的,人体会接受大剂量的细胞毒性药物,从而导致脱发、腹泻、恶心等副作用。

然而,纳米医学提供了一种以更精准的方式递送抗癌药或免疫治疗药物的策略,同时避开健康组织。因此,我们能最大限度地减少副作用。

纳米材料可以被设计成具有双向免疫调节效应。一方面,它可以激活免疫系统,如用于对抗癌症时;另一方面,它还可以抑制免疫系统,如在应对自身免疫反应的潜在风险时。

我们不妨把纳米材料想象成一套“乐高积木”。你可以选择一个个零件来构建能执行特定任务的复杂装置。纳米工程也与之类似:你先选择原始材料,可以是脂质也可以是聚合物,并将其用某种方式来设计药物,用于实现激活免疫细胞等功能。

影响免疫纳米医学研究的关键变量包括:微生物群、性别、年龄、环境、免疫疗法和毒性反应。在设计相关临床试验时,这些变量非常重要。

在过去20年间,纳米医学引起了很多争议,而免疫纳米医学领域也没有太多突破。开发这些纳米材料本身就非常复杂,如今,免疫疗法的应用,极大改变了治疗癌症的方式,更进一步增加了纳米医学应用的复杂性。

由于是以免疫细胞为目标,所以必须更好地掌握患者情况。在免疫治疗中,微生物群、性别、年龄、环境以及身体条件都会影响免疫系统,从而影响免疫疗法的疗效和毒性反应,因此在设计临床试验时需全面考虑这些因素。

▌目前,纳米医学领域取得了哪些重大成功?

Moderna和辉瑞的mRNA新冠疫苗,正是使用脂质纳米粒来对抗新冠病毒。

这两种疫苗在体外合成编码特定抗原蛋白(S蛋白)的基因序列,将编码抗原蛋白的mRNA直接注射到人体,让其在细胞里表达病毒的S蛋白,人体免疫系统就可以识别并利用这些蛋白来形成免疫记忆,发挥免疫保护作用。相当于给新冠病毒画了“通缉画像”,让免疫细胞去搜捕,一旦发现格杀勿论。

然而,当疫苗注射到体内时,mRNA本身会被体内核酸酶迅速降解,无法自己达到预期的目标。在这种情况下,就需要合适的运送工具。

这时就轮到纳米技术显身手了:mRNA被包裹在脂质纳米颗粒中,保护其免受核酸酶降解,从而将它精准输送到指定的靶器官和组织。

▌MD安德森在纳米医学领域有哪些研究?

以往的免疫治疗中,我们向体内注射免疫治疗药物,并预设它会以某种方式到达组织中,然后在那里与肿瘤细胞结合。这属于被动式的。MD安德森则正致力于利用纳米材料开发一种“主动式”的化合物。

最近,研究团队正在开发一种叫做“结合器”的系统。该系统使用被纳米颗粒包裹的两种成分来进行递送,可实现对肿瘤的双重打击:针对HER2受体的抗体以及与免疫细胞相互作用的钙网蛋白分子(可暴露肿瘤细胞)。

本质上,纳米粒子被设计成像飞毛腿导弹一样:抗体借助纳米粒子寻找癌细胞,钙网蛋白分子与免疫系统中的巨噬细胞结合,而吞噬细胞则负责消灭肿瘤。巨噬细胞吞噬癌细胞并将它们切成小片段后,这些癌细胞片段就会出现在巨噬细胞的表面。然后,T细胞识别这些癌细胞片段(称为肽),并对它们进行重编程,进而攻击其他癌细胞。不可思议的是,部分T细胞变成了记忆T细胞,这意味着,还可以阻止其他同类型的肿瘤生长。

该研究团队目前正致力于将这一治疗理念拓展到其他分子和癌症中。

▌未来纳米医学将如何造福癌症患者?

对于某些治疗十分棘手的癌症,如恶性胶质瘤和三阴性乳腺癌,患者的治疗选择十分有限。研究团队希望改变这一现状。在癌症中,纳米医学可作为治疗性癌症疫苗的佐剂或药物载体,帮助抗癌药更有效地靶向肿瘤,而不影响正常组织,从而提高对肿瘤的免疫反应。

参考来源:

https://www.mdanderson.org/cancerwise/nanomedicine-research--small-particles-show-huge-possibilities-for-cancer-care-and-treatment.h00-159458478.html


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关键词:
纳米医学,微生物群,免疫治疗,巨噬细胞,癌细胞,肿瘤

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