新型奈米技術定向精準爆破癌細胞

新型奈米技術定向精準爆破癌細胞

對於那些體內已經存在腫瘤的患者,一般會通過手術切除腫瘤。手術中,醫生也想一次清除患者體內的所有癌細胞,但是現實中醫生總是處於兩難的境地:多切點病灶吧,怕嚴重損害器官功能;少切點,殘餘的癌細胞可能會死灰復燃。其實,醫生根本就不知道癌組織與健康組織的界限在哪裡。

所以通常在術後,為了鞏固手術效果,醫生還會根據患者的情況為患者安排化療或者放療。但是這種療法對人體來說會有很大的副作用,比較常見的會有脫髮、噁心嘔吐、食慾不振和白細胞或血小板減少等等,讓患者痛不欲生。

美國德州的萊斯大學(Rice University)有個研究團隊十餘年如一日研究一個新項目,意欲把手術後殘餘的癌細胞一掃光。在這個項目上,他們延續了幾個研究,發了好多文章。終於發現了一種奈米技術可以幫手術治療“擦屁股”。

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聚集在細胞表面的奈米金屬顆粒【D. S. Wagneret al.,Biomaterials, 31 (2010)】

一般來講,實體腫瘤裡面都會長有血管。萊斯大學的研究人員把奈米金屬粒子注射到腫瘤組織的血管中,這些奈米金屬粒子會自己穿過血管,進入腫瘤組織中,並聚集在癌細胞附近。然而,細胞都是很“愛乾淨”的,當這些奈米金屬顆粒聚集在細胞表面時,細胞就把奈米金屬顆粒吞掉。這是陷阱的第一步,因為細胞不知道自己吞進去的是“特洛伊木馬”。然後研究人員就拿著紅外激光發射器照射手術部位。剩下的劇情你都知道了:金屬離子發熱,把細胞“燙死”了。完了!

就這麼簡單! ?

肯定不是啊,要是這麼簡單的話​​,這項技術還不早就問世了。畢竟奈米金屬粒子到處都是。

不幸的事有二:健康的細胞也會“吞食”奈米金屬顆粒;連續的紅外激光能量太強,也會傷及健康細胞。這又折磨了萊斯大學研究人員一段時間。

終於在上週,萊斯大學的物理學家Dmitri Lapotko研究團隊漂漂亮亮地解決了這個問題。他們的研究結果最終發表在《自然奈米技術》上(1)。

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Dmitri Lapotko【萊斯大學官網】

為了改進這種奈米金屬粒子技術,Dmitri Lapotko研究團隊把很難用標準方法治癒的鱗狀細胞癌移植到小鼠身上,在這些小鼠身上做了大量的研究。

首先解決精準定位問題。這一部分就是讓奈米金屬顆粒只去癌細胞表面聚集。有沒有方法呢?有啊!現在熱門的細胞免疫療法。只需找到癌細胞表面的特殊標誌物,然後找到相對應的免疫蛋白抗體,將其結合到奈米金屬顆粒上即可,這樣的奈米金屬顆粒就像長了眼睛一樣,專挑癌細胞表面聚集。

第二步,降低紅外線脈衝的能量。由於第一步的精巧設計,大量的奈米金屬顆粒會成簇的聚集在癌細胞表面,然後被癌細胞成簇的吞下,而健康細胞裡面幾乎沒有奈米金屬顆粒。所以這回只需要使用超短波紅外線脈衝即可加熱奈米金屬顆粒“燙死”癌細胞了。

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(上)橙黃色的奈米金屬顆粒帶著綠色的抗體蛋白穿梭於血管和腫瘤組織中;(下)大量長了“眼睛”的奈米金屬顆粒聚集在左邊的癌細胞表面,也有少量“眼瞎”的聚集在右邊的健康細胞表面(Lukianova-Hleb EY,2016,Nat Nano)

然而,沒想到的是,Lapotko團隊的這一設計讓他們收穫了意外的驚喜。這回癌細胞不是被“燙死”的,是被“炸死”的!

http://v.qq.com/page/c/6/2/c0185ehma62.html

癌細胞被精準爆破。 Lapotko團隊2014年發在《自然醫藥》上的類似研究視頻

由於奈米金屬顆粒團在紅外線脈衝的照射下會迅速升溫,直接導致周圍的液體汽化,產生氣泡,最終氣泡爆裂,將癌細胞撕的粉碎。最重要的是,這種氣泡只會在癌細胞等有害細胞裡面產生。更讓Lapotko感到興奮的是,這一定向“爆破”過程還會發生在即將變成癌細胞的不健康細胞裡。這回可算是趕盡殺絕了。

Lapotko團隊在患鱗狀細胞癌小鼠身上的實驗表明:使用這項技術的小鼠全部存活,把小鼠的術後存活率提高了一倍!

Lapotko團隊的研究成果發布之後,在腫瘤醫學界引發了很大的反響。得克薩斯MD大學安德森癌症中心的Mien-Chie Hung說:“這項研究非常非常有意思。漂亮的解決了傳統手術的一大問題。”但是Hung也沒忘了給Lapotko潑冷水,Hung說如果這項技術在人體也有效才好,因為很多技術動物實驗挺好,在人體卻不靈。

Lapotko肯定會證明自己的,他們已經在設計臨床試驗,預計在接下來的兩年里相關的臨床試驗會按部就班地開展。

參考文獻

1.Lukianova-Hleb EY, Kim Y-S, Belatsarkouski I, Gillenwater AM, O‘Neill BE, Lapotko DO. 2016. Intraoperative diagnostics and elimination of residual microtumours with plasmonic nanobubbles. Nat Nano advance online publication

2.http://www.sciencemag.org/news/2016/02/exploding-nanobubbles-can-kill-cancer-cells

 

出處:奇點網

作者:周倫

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