“把DNA分子像絲線一樣經(jīng)緯交錯(cuò)，編織出一個(gè)信封，折疊進(jìn)藥物‘寄’給腫瘤，只有看到腫瘤才展開，這樣不會(huì)誤殺腫瘤之外的部分?！痹谌涨罢匍_的香山科學(xué)會(huì)議上，國家納米科學(xué)中心研究員聶廣軍以一種神奇的納米藥物為例介紹了未來藥物的發(fā)展方向。
“智能納米藥物正在發(fā)展成為智慧醫(yī)療時(shí)代的藥物新樣態(tài)。”中國科學(xué)院院士、國家納米科學(xué)中心主任趙宇亮表示，將不同功能納米分子有序定向組裝，可創(chuàng)造出結(jié)構(gòu)可控、多種性能的智能納米藥物。
讓藥物瞄準(zhǔn)靶標(biāo)的“靶向藥物”一直被認(rèn)為能夠提高治療效率、降低副作用。與會(huì)專家認(rèn)為，納米技術(shù)會(huì)讓藥物不斷“活”起來，辨識病灶、執(zhí)行程序、多重靶向、多步驟響應(yīng)。
可控，挑戰(zhàn)復(fù)雜病理
“智能納米藥物的納米尺度和智能屬性，使其有能力到達(dá)現(xiàn)有醫(yī)療器件難以企及的體內(nèi)微區(qū)。”趙宇亮表示，由于可控，它們可以被看成是個(gè)頭小又執(zhí)行力強(qiáng)的藥物分子“戰(zhàn)隊(duì)”，有望執(zhí)行各種各樣的生物醫(yī)學(xué)任務(wù)。
那么，智能納米藥物的戰(zhàn)斗力如何呢？腫瘤被認(rèn)為具有復(fù)雜的病理環(huán)境，過去以傳統(tǒng)藥物對戰(zhàn)“活”的腫瘤總會(huì)出現(xiàn)耐藥問題。因此，在腫瘤領(lǐng)域“練兵”無疑將考驗(yàn)出智能納米藥物的實(shí)力和活力。
“腫瘤的有效治療不僅是殺滅腫瘤細(xì)胞，還要腫瘤生長的‘土壤’?！甭檹V軍表示，但“土壤”對傳統(tǒng)的藥物設(shè)置了“銅墻鐵壁”。
研究表明，健康組織中基質(zhì)細(xì)胞是“靜息”狀態(tài)，而腫瘤“土壤”里的基質(zhì)細(xì)胞處于活化狀態(tài)，其高度纖維化特點(diǎn)，構(gòu)成致密的結(jié)締組織“屏障”，使藥物難以透過。
那么，智能納米藥物能不能穿透呢？“我們不僅穿透了這個(gè)屏障，還讓腫瘤的基質(zhì)細(xì)胞‘靜息’下來，恢復(fù)常態(tài)?！甭檹V軍介紹，他們設(shè)計(jì)了一種能“蛻殼”帶電載體，一到腫瘤周邊的微酸環(huán)境就脫下外殼，暴露出帶正電的強(qiáng)穿透力內(nèi)核，進(jìn)入到腫瘤的基質(zhì)細(xì)胞中。
“穿透成功后，載體上的藥物釋放出來，在細(xì)胞內(nèi)‘治療’細(xì)胞病態(tài)。”聶廣軍說，研究結(jié)果顯示，這種藥物配合化療使用，將可提升療效。
此外，DNA納米技術(shù)、變化多樣的脂質(zhì)體、天然細(xì)胞分泌膜泡和細(xì)胞膜仿生修飾等納米結(jié)構(gòu)，使得活的納米藥物在其他領(lǐng)域展現(xiàn)了不俗的潛力。趙宇亮介紹，智能納米藥物在遞送、基因治療、免疫調(diào)控、組織修復(fù)、新型疫苗等方面都有明確的研究進(jìn)展，有望實(shí)現(xiàn)疾病的智能診療。
如何能大限度滿足醫(yī)療中千變?nèi)f化的訴求呢？趙宇亮認(rèn)為，目前，智能納米藥物的研究工作主要是致力于開發(fā)各種新材料及其相應(yīng)的微納米合成和加工技術(shù)，未來可以結(jié)合更多的臨床需要，制備出具有不同功能和應(yīng)用場景的智能納米藥物。
強(qiáng)強(qiáng)“合體”，敢想就能實(shí)現(xiàn)
“活”的藥物還應(yīng)該會(huì)做“邏輯題”。華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院研究員葉海峰介紹，在近些年的研究中，合成生物學(xué)讓藥物在工作時(shí)懂得“選擇”，自己執(zhí)行“對癥下藥”的指令。
“合成生物學(xué)通過基因線路的設(shè)計(jì)，能夠創(chuàng)造出調(diào)控‘開關(guān)’等元件，比如一定頻率的光、食物中的小分子等都可以成為藥物執(zhí)行任務(wù)的‘指令’?！比~海峰說，合成生物學(xué)技術(shù)的加入，將推動(dòng)智能藥物更廣泛使用。
“我們設(shè)計(jì)的在體內(nèi)自主工作的細(xì)菌‘機(jī)器人’就融合了兩個(gè)學(xué)科的技術(shù)?！甭檹V軍介紹，“機(jī)器人”上的納米載體攜帶腫瘤抗原，被帶到腸道免疫細(xì)胞附近后可產(chǎn)生腫瘤疫苗的效果，但由于不斷刺激會(huì)導(dǎo)致免疫耗竭和耐受，團(tuán)隊(duì)給“機(jī)器人”加了一個(gè)“糖水”開關(guān)。這個(gè)“糖水”開關(guān)正是合成生物學(xué)的元器件，實(shí)現(xiàn)了用阿拉伯糖啟動(dòng)“機(jī)器人”的功能。
“作為生物學(xué)中的重要新興學(xué)科，合成生物學(xué)與納米生物學(xué)的交叉研究，衍生出一個(gè)全新的研究領(lǐng)域，即合成納米生物學(xué)?！壁w宇亮表示，納米科學(xué)與工程技術(shù)就是一個(gè)多學(xué)科的交叉互補(bǔ)合作研究范式，將助力智能納米藥物取得大量的應(yīng)用成果，成為復(fù)雜疾病診療的更有效工具。
