能够附着叶酸和氨甲叶酸的纳米微粒的计算机模型。
让生病的猫或狗吞下它们的药物通常要使用一点伎俩:这些药丸必须包裹在它们喜欢的食物中。如今研究人员正利用类似的办法与癌症展开斗争。科学家研制出一种很小的聚合体,对于癌症细胞而言,这种聚合体的诱惑是难以抗拒的,而另一方面,它却又是致命的毒药。
由于癌症细胞的复制速度比一般细胞快得多,因此它们对于维生素B或者叶酸具有更大的胃口。因此研究人员一直试图将叶酸与细胞毒素氨甲叶酸直接捆绑在一起。但是要将这两种物质结合在一起却是一项艰巨的任务,特别是在血液中更是如此。
为了解决这个难题,美国密歇根大学的纳米生物技术专家James Baker和同事将这两种物质附着在一种名为树状聚合物——其形状如同一棵小树——的纳米微粒上,由于这些纳米微粒是如此的小——直径小于5纳米(1纳米=10-9米),因此可以轻松地从细胞膜的空隙中穿过。当研究人员向缺乏叶酸并携带人类上皮癌细胞的实验室小鼠体内注射这种聚合物后,与单独使用氨甲叶酸相比,前者杀灭癌症细胞的效果提高了10倍,并且只有2%的小鼠出现了中毒症状。研究小组在6月15日出版的《癌症研究》杂志上公布了他们的研究成果。
密苏里州圣路易斯华盛顿大学的生物医学工程师Gregory Lanza表示,“这篇论文对于应用纳米技术治疗癌症而言具有里程碑般的重要意义。”但是他指出,由于仅仅是用缺乏叶酸的小鼠进行实验,“因此这种治疗方法暂时还不适用于人类。”
纳米技术在生命科学领域中的应用一直是研究的一个热点。现在,密歇根大学的研究人员创造出了一种可以与特洛伊木马相媲美的纳米颗粒:它能将一种强大的化疗药物偷运到肿瘤细胞内,并因此增加了这种药物的抗癌活性、降低了药物的副作用。
先前的细胞培养研究表明将连接有抗癌药物的纳米颗粒定向运输到肿瘤细胞中能够增加治疗效果。现在,密歇根大学的研究人员证明这种以纳米技术为基础的治疗方法在活体动物中也有效。
这项研究首次证明一个纳米靶向药物确实能离开血流并集中到癌细胞内。研究的结果公布在2005年6月15日的Cancer Research上。
研究人员使用一种人造的聚合分子——树枝状聚合物作为药物传递载体。这种直径不足5纳米的聚合物足以通过微小的开口进入细胞膜。研究人员将一种强有力的抗癌药物——methotrexate附着在这种树枝状聚合物的分支上。在其他分支上,他们连接了荧光成像试剂和他们的秘密成分——一种叫做叶酸的维生素。
叶酸是所有细胞正常功能所需的一种重要的维生素。但是,癌细胞对它们的渴求程度远高于平均量。为了吸取尽可能多的叶酸,一些癌细胞在其细胞膜上呈现出更多的叶酸受体。利用癌细胞对叶酸的这种贪婪,研究人员能够防止这些细胞对化疗药物产生抗性。
实验结果表明,这种暗藏杀机的“特洛伊木马”颗粒不但能够提高化疗药物的杀癌效果、降低对无辜细胞的副作用,而且还通过独特的叶酸配方防止癌细胞对药物抗性的产生,这真是一举三得。