漂亮!新型納米材料定向爆破癌細胞
對軍(jun) 事戰爭(zheng) 感興(xing) 趣的人,一定聽說過一個(ge) 牛逼的軍(jun) 事術語–外科手術式打擊。每一個(ge) 下達作戰命令的軍(jun) 官,在說完“外科手術式打擊”後,渾身都是通透的。在軍(jun) 事上,“外科手術式打擊”對被打擊對象來講,是毀滅性的。但是在醫療圈,真正的外科手術卻沒那麽(me) 厲害。尤其是在麵對窮凶惡極的癌症的時候。
對於(yu) 那些體(ti) 內(nei) 已經存在腫瘤的患者,一般會(hui) 通過手術切除腫瘤。手術中,醫生也想一次清除患者體(ti) 內(nei) 的所有癌細胞,但是現實中醫生總是處於(yu) 兩(liang) 難的境地:多切點病灶吧,怕嚴(yan) 重損害器官功能;少切點兒(er) 吧,殘餘(yu) 的癌細胞可能會(hui) 死灰複燃。其實,醫生根本就不知道癌組織與(yu) 健康組織的界限在哪裏。
所以通常在術後,為(wei) 了鞏固手術效果,醫生還會(hui) 根據患者的情況為(wei) 患者安排化療或者放療。但是這種療法對人體(ti) 來說會(hui) 有很大的毒副作用,比較常見的會(hui) 有脫發、惡心嘔吐、食欲不振和白細胞或血小板減少等等,讓患者痛不欲生。
說到這裏你肯定要問:有沒有更好的方法可以為(wei) 手術治療兜底的?你肯定知道答案是:有!要不然就沒這篇文章了。
美國德州的萊斯大學(Rice University)為(wei) 這件事情操碎了心。萊斯大學有個(ge) 研究團隊十餘(yu) 年如一日研究一個(ge) 新項目,意欲把手術後殘餘(yu) 的癌細胞一掃光。在這個(ge) 項目上,他們(men) 拚了幾代研究僧,發了好多文章。終於(yu) 發現了一種納米技術可以幫手術治療“擦屁股”。
聚集在細胞表麵的納米金屬顆粒【D. S. Wagner et al.,Biomaterials, 31 (2010)】
一般來講,實體(ti) 腫瘤裏麵都會(hui) 長有血管。萊斯大學的研究人員把納米金屬粒子注射到腫瘤組織的血管中,這些納米金屬粒子會(hui) 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“愛幹淨”的,當這些納米金屬顆粒聚集在細胞表麵時,細胞就把納米金屬顆粒吞掉。這就是作死的第一步,因為(wei) 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!
就這麽(me) 簡單!?
肯定不是啊,要是這麽(me) 簡單的話,這項技術還不早就問世了。畢竟納米金屬粒子到處都是。
不幸的事有二:健康的細胞也會(hui) “吞食”納米金屬顆粒;連續的紅外激光能量太強,也會(hui) 傷(shang) 及健康細胞。這又折磨了萊斯大學研究人員一段時間。
終於(yu) 在上周,萊斯大學的物理學家Dmitri Lapotko研究團隊漂漂亮亮地解決(jue) 了這個(ge) 問題。他們(men) 的研究結果最終發表在《自然納米技術》上。
為(wei) 了改進這種納米金屬粒子技術,Dmitri Lapotko研究團隊把很難用標準方法治愈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(jue) 精準定位問題。這一部分就是讓納米金屬顆粒隻去癌細胞表麵聚集。有沒有方法呢?有啊!現在大熱的細胞免疫療法不就是麽(me) 。隻需找到癌細胞表麵的特殊標誌物,然後找到相對應的免疫蛋白抗體(ti) ,將其結合到納米金屬顆粒上即可,這樣的納米金屬顆粒就像長了眼睛一樣,專(zhuan) 挑癌細胞表麵聚集。
第二步,降低紅外激光的能量。由於(yu) 第一步的精巧設計,大量的納米金屬顆粒會(hui) 成簇的聚集在癌細胞表麵,然後被癌細胞成簇的吞下,而健康細胞裏麵幾乎沒有納米金屬顆粒。所以這回隻需要使用超短波紅外線脈衝(chong) 即可加熱納米金屬顆粒“燙死”癌細胞了。
(上)橙黃色的納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”的納米金屬顆粒聚集在左邊的癌細胞表麵,也有少量“眼瞎”的聚集在右邊的健康細胞表麵(Lukianova-Hleb EY,2016,Nat Nano)
然而,沒想到的是,Lapotko團隊的這一設計讓他們(men) 收獲了意外的驚喜。這回癌細胞不是被“燙死”的,是被“炸死”的!
由於(yu) 納米金屬顆粒團在紅外脈衝(chong) 的照射下會(hui) 迅速升溫,直接導致周圍的液體(ti) 汽化,產(chan) 生氣泡,最終氣泡爆裂,將癌細胞撕的粉碎。最重要的是,這種氣泡隻會(hui) 在癌細胞等有害細胞裏麵產(chan) 生。更讓Lapotko感到興(xing) 奮的是,這一定向“爆破”過程還會(hui) 發生在即將變成癌細胞的不健康細胞裏。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(jue) 了傳(chuan) 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(ti) 也有效才好,因為(wei) 很多技術動物實驗挺好,在人體(ti) 卻不靈。
Lapotko肯定會(hui) 證明自己的,他們(men) 已經在設計臨(lin) 床試驗,預計在接下來的兩(liang) 年裏相關(guan) 的臨(lin) 床試驗會(hui) 按部就班地開展。