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“纳米方舟”开辟肝癌治疗新战场

发布时间:2020-07-10来源:中国科学报作者:崔雪芹50

中国每年因肝癌死亡的人数更是达到了近33万,占全球肝癌死亡人数的42%。由于肝癌发病隐匿,大多数患者被诊断时已处于疾病晚期并失去了手术治疗的机会。

浙江大学医学院附属第二医院教授王伟林团队和浙江大学高分子系教授毛峥伟团队,首次将具有类葡萄糖氧化酶作用的超小金纳米粒子(Au NPs)原位结合在金属有机框架(MOF)上,用于级联的化动力/饥饿治疗,有效解决了单纯化动力治疗效果不佳的难题,大大提高了对肝癌的治疗效果,为先进纳米药物研发提供了新的思路。

这一成果近期于《先进科学》期刊刊登。肝癌的快速生长需要大量的能量,而这些能量来自于肝癌微环境中的葡萄糖。长期以来,科学家们都在利用这一原理,消耗肝癌微环境和细胞内的葡萄糖,通过资源耗竭的方法来抑制和延缓肝癌的生长。通过不懈研究,科学家们找到了一种“肿瘤特警”:葡萄糖氧化酶,这种氧化酶进入肝癌组织后,能够迅速“嗅出”葡萄糖的味道,进而快速消化肝癌微环境中的葡萄糖以杀灭肝癌细胞,这种治疗方法被称为肝癌“饥饿疗法”。

但是葡萄糖氧化酶作为一种人体内常见的蛋白质,其保存条件苛刻,重金属、高温、溶剂、酸碱条件都容易使其失去活性导致失效;进入体内后,在血液、组织中也存在大量的蛋白酶,可以使其降解失活。

能否找到一种物质取代“金贵”的葡萄糖氧化酶呢?浙大科研人员找到具有类似蛋白酶催化性质的金纳米粒子,这种粒子既能够有效渗透到肝癌深处,又可以高效地催化肝癌组织中葡萄糖,从而通过“饥饿疗法”杀灭肝癌细胞。

浙大团队的纳米药物研究将治标与治本有机结合起来,通过制造“纳米方舟”,让抗肝癌药物有一个更好的载体,穿越复杂的人体系统直达肝癌病灶。

毛峥伟介绍,团队研制的这种纳米药物在体外与体内实验中均被证实具有明显的抗肝癌作用,相比于传统化疗药,该药物的全身毒性大大降低。

纳米药物的研发提高了化疗药物的药物传递效率,也带来了新的治疗手段。毛峥伟认为,纳米技术作为两种经典治疗方法的桥梁,实现了这场抗癌“接力赛”。

浙大二院的科研人员表示,未来纳米药物能够得到临床应用,将很有可能一次性解决现有化疗药物面临的许多难题。一方面,该药相当于融合了两种抗癌疗法和纳米颗粒的优势,长期存在于肝癌组织中,不仅能直接杀死肝癌细胞,还能抑制肝癌中存活细胞的生长,大大提高了肝癌被治愈的可能;另一方面,纳米材料可以有针对性地只在肝癌组织内发挥作用,不会攻击其他正常组织,尽管具有强大的肝癌杀伤作用,但却仅会产生轻微的不良反应。

更值得注意的是,除了全身化疗外,这种药物还能在介入治疗和手术中发挥作用,通过在肝癌局部的注射,可以对一些早期肝癌和多发转移的肝脏肿瘤进行定点清除;而面对术中才能发现的一些微小、隐匿的病灶,该药的应用配合手术切除,则能最大程度地达到肝癌治愈,降低复发可能。

王伟林介绍,其实“饥饿疗法”与“化学动力治疗”可以实现级联的化学反应,通过葡萄糖氧化分解,源源不断地产生过氧化氢,为芬顿反应提供燃料,产生更多的羟基自由基,这种“联袂合作”达到了理想的治疗效果,可谓肝癌治疗的“黄金搭档”。

这项研究受到国家自然科学基金、浙江省重点研发计划项目等课题的资助。