Nature子刊：消滅癌細胞的納米“炸彈”

日期：2016-02-17 09:26:24

Nature Nanotechnology雜志發表了一種強大的納米技術，能夠精確檢測并消滅手術遺留的癌細胞。這種技術有望大大提升癌癥患者的存活機會，尤其是當腫瘤無法完全切除的時候。研究人員正在積極籌備臨床試驗，計劃在未來兩年內開展相關工作。

醫生們在手術中總是盡可能的切掉所有癌細胞，因為殘留的癌細胞會長成新的腫瘤，甚至轉移到機體其他部位。他們通常會在手術后安排患者進行放療或化療，以便更好的清除殘留腫瘤。然而，這種標準癌癥療法的安全性并不高。

近年來，科學家們開始尋求納米技術的幫助。他們發現金原子簇形成的納米顆粒是對抗癌細胞的有力武器。實體瘤的血管一般是千瘡百孔的，納米顆粒注射到血流中以后，傾向于從這些缺口流出，聚集在腫瘤的周圍。愛干凈的腫瘤細胞往往會積極吞入這些納米顆粒。如果這時使用能夠穿透幾厘米組織的紅外線進行照射，金納米顆粒就會顯著升溫進而殺死癌細胞。

不過這樣的策略存在兩個問題：難免有納米顆粒進入正常細胞對其造成損害；連續的紅外線光束會使熱量擴散到健康組織使其受傷。為此，Rice大學的研究人員對這一策略進行了改進。他們將人類鱗狀細胞癌移植給小鼠，并在這些小鼠中進行了研究。鱗狀細胞癌通常出現在頭頸腫瘤中，很難用標準方法進行治療。

研究人員在金納米顆粒上連接免疫蛋白抗體，使其特異性結合鱗狀細胞表面的受體。他們通過這種方法使納米顆粒集中在癌細胞內外。研究人員還放棄了連續的紅外線光束，轉而使用超短波紅外線脈沖。

這些策略不僅成功阻止了熱量擴散到周圍的正常組織，還產生了更為重要的效果。大量金納米顆粒聚集的地方溫度升得很高，使水分子汽化形成了納米氣泡。這些氣泡快速膨脹并爆炸，就像微型炸彈一樣將癌細胞徹底撕裂。研究人員指出，這種納米“炸彈”只在癌細胞中生成。

研究表明，人們可以借助微小氣泡的爆炸聲，檢測到少至三個癌細胞。而且這一過程還會摧毀這些殘留的癌細胞。在腫瘤整個切除的情況下，納米炸彈令小鼠全部存活下來。在腫瘤只能部分切除的情況下，小鼠的生存率提高了一倍。

著名腫瘤學權威洪明奇（Mien-Chie Hung）教授對這項研究很感興趣。他認為這一新技術與傳統手術非常契合。傳統手術能夠切除大塊腫瘤，但無法清除殘留的癌細胞。而這個技術就像是針對這些細胞的一場微觀手術。

傳統的癌癥治療方式主要面臨著兩個挑戰，藥物循環時間短和難以對腫瘤位點進行局部治療。與傳統的抗癌藥物相比，納米藥物已經表現出了許多明顯的優勢，例如半衰期和滯留時間長、靶向效率高、副作用較小等等。目前，納米化療藥物的臨床應用已經取得了很大的進展。一些這樣的藥物正在進行臨床試驗，還有一些已經得到了美國FDA的批準。加州大學洛杉磯分校UCLA的著名美籍華裔教授何鼎（Dean Ho）認為，以納米技術為基礎的治療藥物將為癌癥治療帶來一場革命。

光療法很早就被人們用于治療癌癥，這種方法非常有效而且副作用比較小。不過光療法目前只適合光容易到達的地方，比如皮膚和胃腸道的癌癥。華盛頓大學的研究人員構建了新型納米顆粒，在小鼠癌癥模型中讓光療法達到了前所未有的深度。他們并沒有依賴體外光照，而是將光源和光敏物質直接送入腫瘤細胞，生成能夠摧毀癌癥的自由基。

美國國家科學院院刊PNAS雜志此前發表的一項研究顯示，一種多聚物可以幫助納米藥物靶向腫瘤。研究人員發現，只要帶電荷的多聚物擁有正確的親和力，就能幫助納米顆粒通過化學性質識別特定的細胞類型。他們用純化學方式為治療性納米顆粒指引了方向，為人們展示了給納米顆粒導航的全新模式。