指示抗癌藥進程的納米粒子

　　癌癥是世界上最難治療的疾病之一，科學家們一直都在孜孜不懈的尋找最佳的癌癥治療方法。2015年10月，Cell出版社旗下新子刊《Trends in Cancer》，邀請世界領先的癌癥研究學者，列出了目前癌癥研究領域所面臨的八大問題。

　　目前，已有超過100種藥物被批準用于治療癌癥，但如何因人施藥以取得最佳療效，仍是個難題。常規治療手段下，治療癌癥的藥物往往具有毒副作用，藥物進入體內，大部分被肝臟、腎臟代謝，極少量藥物進入腫瘤。2015年，美國總統奧巴馬提出的“精準醫學計劃”，引發全球關注。精準醫學的其中一個目標就是，了解不同的人為什么對同一種癌癥療法的反應不同，實現精準用藥。

　　最近，來自美國俄亥俄州立大學的研究人員，基于自然發生的綠色熒光蛋白，設計了一種納米粒子，可以穿過人體細胞，跟蹤抗腫瘤藥物的蹤跡。這些納米顆粒在可見光范圍內具有光學活性、生物相容性和耐光性，在初步研究中，研究人員用MUC1核酸適體——阿霉素（DOX），對這些納米粒子進行了功能化處理，可將化療劑DOX帶到癌細胞，表明他們能夠實時監測藥物在人類上皮癌細胞中的釋放。他們這一研究成果發表在最近的《Nature Nanotechnology》。

　　本文通訊作者是俄亥俄州立大學的華人學者Mingjun Zhang教授，他本碩博畢業于浙江大學，后在斯坦福大學獲電氣工程學碩士學位，2000年在華盛頓大學獲科學博士學位，現就職于俄亥俄州立大學生物醫學工程系。Zhang教授帶領的研究小組，模仿黃色熒光蛋白制備了他們的二肽納米粒子（DNP），黃色熒光蛋白的光活性是由于介子堆和BFPms1，一種突變的綠色熒光蛋白，其協同Zn(II)復合物，促進更大的熒光強度。他們調查了三種芳香肽——色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸的各種組合，發現Zn(II)可調節Trp-Phe復合物很容易地自組裝成納米顆粒，并在一個狹窄的可見光范圍內具有光學活性。

　　Zhen等人用堿和堿金屬離子調查了類似復合物的光學活性之后證實，過渡金屬可形成最佳的配位結構。此外，他們調查了他們DNP的最好光信號的最佳濃度、溫度和pH范圍。熒光研究表明，DNPS會發出明亮的藍色，并與Trp-Phe單體相比有一個較窄的光譜帶寬。與用有機熒光染料（若丹明6G）的研究進行比較后證實，DNPs是耐光的，用NIH-3T3細胞的體外研究表明，與CdSe量子點相比，DNPs是生物相容性的。

　　Zhen等人用MUC1核酸適配體——是靶定某些MUC1蛋白過表達的癌細胞的寡核苷酸，對DNPs進行了功能化處理。然后，他們將小鼠成纖維細胞（MUC1陰性）中MUC1核酸適配體功能化的DNP，與MUC1陽性的人類癌細胞進行了比較，以判斷它對MUC1陽性細胞是否是選擇性的。他們發現，人類細胞顯示出明顯的熒光，而小鼠細胞則沒有。

　　最后，DOX——一種化療藥物，往往與芳香DNPS堆疊在一起。Dox與Trp-Phe DNP是共軛的，并且研究發現，當是共軛的時候，復合物就表現出熒光猝滅和吸收減少。人癌細胞的研究表明，隨著DOX釋放到靶細胞中，DNP的熒光信號增強，從而為抗癌藥物的釋放提供了一種實時的光學指示器。

　　精準醫學的目標之一就是，了解不同的人為什么對同一種癌癥療法的反應不同。這項研究提供了一種方法，當一種眾所周知的癌癥藥物在靶細胞內釋放時，實時監測它的路徑。研究人員希望，這將最終幫助醫生對每名患者的治療策略進行優化。