当今,纳米技术领域一个备受关注的目标是:利用微粒作为载体,实现药物的定向输送,尤其是针对肿瘤的靶向治疗。然而,免疫系统中的巨噬细胞作为“哨兵”,会迅速识别并吞噬这些外来微粒。近日,美国宾夕法尼亚大学的研究团队发现了一种新方法:为微粒赋予一种分子“通行证”,使其能够绕过巨噬细胞,成功将药物递送至肿瘤并发挥疗效。这一突破有望显著提升药物递送效率,为纳米医学的发展开辟新途径。
免疫系统的核心功能是识别并清除异物——包括细菌、病毒、污染物及细胞碎片。巨噬细胞作为免疫系统的主要卫士,通过识别并清除不属于自身的物质来维持机体稳态。所有人类细胞表面均表达一种名为CD47的蛋白质。5年前,宾夕法尼亚大学的细胞生物物理学家丹尼斯·迪斯彻尔(Dennis Discher)领导的研究团队发现,CD47能与巨噬细胞表面的受体蛋白SIRPα结合,向巨噬细胞传递“自我”信号,从而避免被吞噬。
迪斯彻尔团队进一步探索,能否利用CD47的片段作为分子通行证,帮助治疗性纳米颗粒逃避免疫系统的清除。近期,他们在《科学》杂志在线版上发表了最新研究成果:通过复制CD47蛋白中一段称为“肽”的短片段,并将其吸附在纳米颗粒表面,这些纳米颗粒可用于递送显像剂或抗癌药物至肿瘤。实验结果显示,该策略效果显著。在经基因工程改造、巨噬细胞表达人类SIRPα蛋白的小鼠模型中,携带CD47肽通行证的纳米颗粒能够停留在巨噬细胞周围,而未被吞噬。研究小组将携带通行证与未携带通行证的纳米颗粒同时注射,35分钟后,携带CD47肽的纳米颗粒在血液中的浓度是未携带者的4倍。
在一项独立实验中,迪斯彻尔团队测试了该方法能否提高药物递送效果。他们将抗癌药物紫杉醇装载于纳米颗粒中,并用肽通行证和靶向肿瘤细胞表面蛋白的抗体对颗粒表面进行修饰。结果显示,携带通行证的靶向纳米颗粒在一天内使肿瘤体积缩小了25%,而仅含抗体、无肽通行证的纳米颗粒对肿瘤大小无显著影响。
“这项研究成果非常有趣,”北卡罗来纳大学教堂山分校的化学家兼纳米颗粒给药专家约瑟夫·德西蒙(Joseph DeSimone)评价道,“如果在其他类型的肿瘤中也能观察到类似效果,那将非常令人振奋。”迪斯彻尔表示,其团队已在研究其他肿瘤类型,并透露实验室尚未发表的数据表明,在基因治疗中,将这种分子通行证添加到递送基因的病毒上,同样有助于逃避免疫系统的检测。然而,仍需验证这种新型分子通行证在人体中的有效性。人体试验始终充满挑战,但若成功,这些分子通行证有望使已处于临床试验阶段的纳米医学技术达到更理想的治疗效果。