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纳米技术助力癌症的诊断和治疗
时间:2018-03-16 11:48:57

目前主流的癌症治疗方式包括化疗和放疗等,仅能表现出有限的治疗结果,部分原因或许是肿瘤自身的复杂性和异质性。近几十年来,随着纳米技术的迅速发展,研究人员正在利用来改善癌症的诊断及治疗。本文整理了近年来科学家们利用纳米技术助力癌症研究的研究报告。

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【1】纳米颗粒提升癌症药物疗效

金作为一种贵金属在金融和首饰行业已有广泛应用,英国和西班牙一项最新联合研究说,通过技术手段还可以将金纳米颗粒应用在疾病治疗上,以提升癌症药物的疗效,降低副作用。

在实验中,研究人员将金纳米颗粒包裹在一个特殊微型化学装置中,然后将它植入斑马鱼脑部,并有针对性地催化了一次化学反应,证明这种能力可以应用在动物体内并且是可控的。此外,研究人员在实验皿中也观察到,金纳米颗粒能够激活应用于肺癌细胞的抗癌药物,提升药物的效力。

英国爱丁堡大学和西班牙萨拉戈萨大学的研究人员介绍,选择金是因为金相对安全稳定,并且具有加速或催化化学反应的能力。未来如果技术发展成熟,可以利用这一包含金纳米颗粒的装置来辅助化疗药物更精准地作用于癌细胞,避免伤害体内健康组织,降低药物副作用。

【2】科学家发现巨噬细胞或能改善运输纳米颗粒的癌症疗法的效率

近日,刊登在国际杂志Science Translational Medicine上的一篇研究报告中,来自麻省总医院的研究人员通过研究鉴别出了巨噬细胞的新角色,即其能够帮助改善纳米颗粒运输癌症疗法的治疗效率,文章中,研究者阐明了恰当的放射疗法如何通过将巨噬细胞吸引到肿瘤血管中来改善

癌症纳米药物的运输,运输效率能够改善600%

研究者Miles Miller博士指出,在过去10年里,纳米医学研究领域已经发展到可以促进选择性的药物运输到肿瘤中发挥作用,而这是通过对纳米材料的工程化改善以及多项临床试验所达到的;相比重点研究纳米颗粒本身,研究人员还能够使用体内显微镜检查技术研究如何重新调节肿瘤自身结构来更加有效地积累多种类型的纳米药物。

将癌症药物包裹到纳米颗粒中能够改善药物动力学特性,这样就能够在血液循环中延长药物的存在时间,并且避免在介入疗法中使用毒性溶剂,但在临床试验中,将纳米颗粒包裹的药物运输到患者机体的肿瘤中或许会面临很多挑战,大部分是因为肿瘤微环境中的因子,肿瘤中的高压和肿瘤血管的低渗透性或许会限制任何药物从机体循环系统中进入肿瘤细胞。

【3】冲击波结合纳米颗粒—专攻化疗无效的难治性癌症

结合冲击波与纳米颗粒的新疗法可以成功地治疗难以用常规化学疗法靶向治疗的肿瘤。这次联合治疗已经在活体动物中进行了测试。这项临床前研究的结果发表在“内分泌相关性癌症”杂志上,可能促使开发出更有效的治疗方法来治疗未来危及生命的癌症。

纳米颗粒是可以通过血液流向肿瘤部位的药物的有效载体。颗粒含有化疗药物,并将其直接送至肿瘤,减少毒副作用,提高治疗效果。然而,在一些癌症中,由于肿瘤血流的破坏,药物递送可能受损。为了克服这个问题,在都灵大学的Catalano博士领导的研究人员设计了一种结合体外冲击波(ESW)和纳米气泡(NBs)的治疗方法。ESW是可以高精度聚焦的声像波,使得癌细胞更容易吸收药物。NB是具有气体核心的纳米颗粒,其可以装载待在肿瘤部位释放的药物。NBESW的组合有助于将抗癌药物的作用集中在肿瘤部位。

【4】Nat Nanotechnol:开发出新的抗癌纳米颗粒,有望长期阻止癌症复发

在一项新的研究中,来自美国梅约诊所等研究机构的研究人员开发出一种新的旨在让乳腺瘤萎缩同时阻止其复发的抗癌纳米颗粒。接受这种纳米颗粒注射的小鼠的肿瘤大小下降了7080%。最令人关注的是,接受这种纳米颗粒治疗的小鼠抵抗未来的肿瘤复发,即便在治疗一个月后接触到癌细胞,也是如此。相关研究结果于201751日在线发表在Nature Nanotechnology期刊上

这些结果表明这种新开发的纳米颗粒对HER2阳性乳腺癌产生强效的抗肿瘤免疫反应。已知具有较高HER2蛋白水平的乳腺癌侵袭性地生长,而且更快地扩散。

论文共同通信作者、梅约诊所神经外科医师和神经科学家Betty Y.S. Kim博士(主攻脑瘤研究)说,“在这项概念验证研究中,我们吃惊地发现这些接受这种纳米颗粒治疗的小鼠表现出持久的抗癌效应。不同于现存的仅靶向免疫系统一部分的癌症免疫疗法,我们专门设计的纳米颗粒积极地调动整个免疫系统来杀死癌细胞,促进身体产生它自己的记忆系统,从而使得肿瘤复发最小化。这种纳米药物还可靶向不同类型的癌症和其他的人类疾病,包括神经血管疾病和神经退行性疾病。”

【5】Theranostics:纳米热疗法或可软化肿瘤提高癌症靶向疗法的治疗效率

肿瘤的机械阻力和标准疗法的附带损伤往往会阻碍抵御癌症的效果,然而近日,来自法国国家健康与医学研究所等机构的研究人员通过对肿瘤加热成功软化了恶性肿瘤,这种方法称之为纳米热疗法,其能够让肿瘤对治疗制剂更加敏感,相关研究刊登于国际杂志Theranostics上。

研究者首先将碳纳米管(CNTs)直接注入到肿瘤中,随后利用激光辐射来激活纳米管,与此同时肿瘤周围的健康组织并不会受到损伤。如今研究人员越来越关注影响肿瘤发展的机械因素,肿瘤变硬主要是因为胶原纤维和细胞外基质的异常组织化,细胞外基质能够将来自相同组织的细胞聚集在一起。

此外,作为恶性肿瘤的一个标记,变硬还可能会帮助癌细胞增殖以及转移,细胞外基质能够形成物理性的屏障来限制治疗制剂渗透到肿瘤中;目前研究者开发出了多种疗法来干扰肿瘤的结构,但这些疗法同时却是一把双刃剑。细胞外基质对于肿瘤和健康器官非常重要,对其降解对机体有益又有害。

【6】Cancer Res:聚焦超声与纳米微滴双剑合璧攻破癌症大门

每年,成千名加拿大前列腺癌男性患者都会接受活组织检查来帮助医生更好地理解患者的病情进展以及疾病的特性,进行活组织检查能够提供关键的信息,然而癌症研究者John Lewis深知要求任何一名患者进行检查非常困难。他认为,目前获取病情进展的最佳方法就是进行活检,这种方法就是利用12根针推入患处取样进行检测,低度前列腺癌患者通常并不会进行疗法治疗,而是会选择实时监测疾病的进展,但监测通常也需要每年进行活检,很多人更愿意采用手术来替代活检。

近日,刊登在国际杂志Cancer Research上的一项研究报告中,来自埃博塔大学的研究人员希望通过一种相对无痛的方法来对患者的检查进行改善,文章中研究者利用一种聚焦超声(Focused Ultrasound)技术联合纳米滴来对患者血液中的癌症标志物进行增强化的检测,在肿瘤中采用该技术就能够促进细胞外的囊泡释放到血液中,从而就能够对大量遗传物质进行检测来对较小样本的血液进行检测。

【7】Nat Commun:新型纳米颗粒可促进癌症药物治疗的效果

研究者们第一次发现类似于鱼竿或蠕虫的纳米颗粒相比梭型的纳米颗粒能够更加有效地穿透细胞或者类似于细胞核的特殊屏障。

这对于药物的运输系统来说是十分重大的突破。在癌症的药物治疗领域,研究者们不得不面对的一个问题就是如何将药物精确地运送到靶点部位。

该团队使用了一种新型的荧光显微技术,这一技术使得他们能够实时追踪不同形状的纳米颗粒在单个癌症细胞中的运动。

之后,他们能够精确地定位药物释放的位点,以及如何在细胞中扩散。

"我们需要知道药物是如何到达最终的目的地",研究者之一Hinde博士说道:"而我们如今有了可以追踪这一奇妙过程的工具。另一方面,其它研究者们也能够利用该技术去追踪纳米颗粒或者药物运输系统"。

【8】Nanoscale:新型纳米疫苗可增强癌症免疫疗法的效应降低副作用

最近,一项刊登于国际杂志Nanoscale上的研究报告中,来自美国国家生物医学成像和生物工程研究所的研究人员通过研究开发出了一种新型纳米疫苗,其可以帮助开发出治疗癌症免疫疗法的新方法而且降低疗法的副作用;这种纳米疫苗可以有效运输特殊的DNA序列至免疫细胞中,这种来源于细菌DNA中的序列可以被用来诱发机体的免疫反应,同时该疫苗还可以保护机体中的DNA免于被破坏。

肿瘤可以通过抑制免疫系统识别并杀灭癌细胞的能力来逃脱免疫系统的攻击,而免疫疗法的目的就是调节机体的免疫系统以便其可以更加有效地对肿瘤发起攻击。免疫疗法的其中一种方法就是将未甲基化的胞嘧啶-鸟嘌呤寡聚脱氧核苷酸(CpG)的外源序列引入到机体中,CpGs是一种存在于细菌中但在哺乳动物机体中非常罕见的不同于DNA序列的模式,当其被注射到人类机体中时,CpGs可以扮演一种危险的信号来诱发免疫反应;近日多项临床试验都将CpGs直接注射到肿瘤中来作为一种方法,去激活附近的免疫细胞使得免疫细胞可以攻击肿瘤组织。

【9】PNAS:纳米颗粒“药物炸弹”能够提高癌症化疗效果

化疗是癌症的重要治疗手段,但是这种方法存在很多负面效应,而且在杀伤肿瘤细胞的同事会对周围健康组织进行破坏。由此,一群国际研究组织开发出了一种更加特异的药物输送方式,能够有效降低化疗的毒性,这种方法的核心是由纳米颗粒组成的“炸弹簇”。

这一项新的技术主要用于提高化疗药物“氯氨铂”的靶向性。通过将药物分子附着在100纳米大小的颗粒上,能够顺利经过血管到达肿瘤组织。当到达目的地后,这些癌细胞周围的酸性环境能够将整个“炸弹簇”分解成5纳米大小的小颗粒,从而能够顺利渗透到肿瘤细胞内部。基于此,“氯氨铂”能够进入肿瘤细胞内部行使功能:破坏宿主细胞的DNA,将细胞杀死。

 

(来源:生物谷)

 

 

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