胶质母细胞瘤（Glioblastoma）是一种侵袭性极强、预后极差的脑部恶性肿瘤，其治疗长期以来面临着严峻挑战。主要症结在于两点：首先，治疗药物必须能够有效穿透严密的血脑屏障（Blood-Brain Barrier, BBB），这一由紧密连接的细胞网络构成的屏障能保护中枢神经系统免受血液循环中物质的侵害；其次，治疗手段必须能够精准靶向肿瘤细胞，同时最大限度地避免对健康脑组织的损害。
近期，由俄勒冈州立大学药学院的Oleh Taratula、Olena Taratula和Yoon Tae Goo教授领衔的研究团队，在《Journal of Controlled Release》杂志上发表了一项突破性成果。他们开发出一种“糖衣”脂质纳米颗粒疗法，在小鼠模型中成功将胶质母细胞瘤的生存期中位数延长了50%，为这种致命性脑癌的治疗带来了新的曙光。
创新策略：甘露糖修饰的纳米颗粒精准穿透血脑屏障
研究团队的核心创新在于设计了一种表面覆盖甘露糖（mannose）的脂质纳米颗粒。这些纳米颗粒内部封装了信使RNA（mRNA），其作用是指导细胞产生PTEN蛋白。PTEN是一种重要的肿瘤抑制蛋白，在胶质母细胞瘤细胞中常常缺失或失活，其功能是帮助抑制不受控制的肿瘤生长。
甘露糖与葡萄糖（人体主要能量来源）结构相似。大脑血管内皮细胞含有一种名为GLUT1的转运蛋白，它通常负责将葡萄糖转运到中枢神经系统。研究发现，GLUT1也能识别甘露糖，这使得甘露糖修饰的纳米颗粒能够利用相同的途径穿越血脑屏障。Oleh Taratula教授解释道：“血液中葡萄糖浓度相对较高，纳米颗粒需要与葡萄糖竞争GLUT1转运蛋白的‘注意力’。为了让纳米颗粒能够成功结合，它们需要一个高密度的糖修饰表面，这是我们研究的核心创新点。通过将甘露糖与作为纳米颗粒主要结构成分的胆固醇进行化学连接，我们将纳米颗粒表面的甘露糖覆盖率提高了六倍。”这种高密度的糖衣显著增强了纳米颗粒穿透血脑屏障的能力。
靶向递送PTEN mRNA，精准抑制肿瘤生长
为了保护内部封装的mRNA在抵达靶点前不被降解，研究人员在纳米颗粒中加入了一种带正电荷的胆固醇衍生物，这有助于将遗传物质牢固地包裹在纳米颗粒内部。
这项疗法的另一个巧妙之处在于其对肿瘤的特异性靶向。胶质母细胞瘤细胞存在代谢重编程的现象，其GLUT1表达水平异常升高，是正常脑组织的三倍之多。这意味着，一旦纳米颗粒成功穿过血脑屏障进入大脑，它们会优先在GLUT1高表达的肿瘤组织中富集。Olena Taratula教授指出：“恢复肿瘤细胞中PTEN的表达，能够重新建立对细胞生长的控制。在多次给药后，我们观察到肿瘤明显缩小，且未检测到任何可测量的器官毒性。”
胶质母细胞瘤：一种致命且难以治疗的癌症
胶质母细胞瘤是一种极其凶险的癌症。在美国，每10万人中约有3.19人受其影响。男性发病率高于女性，诊断时的中位年龄为64岁。超过95%的患者在诊断后五年内死亡。这项研究的成功，无疑为这种致命性疾病的治疗带来了新的希望和方向。
本研究的其他贡献者包括药学院的Vincent Cataldi、Vladislav Grigoriev、Neera Yadav、Tetiana Korzun、Chao Wang和Adam Alani。研究得到了美国国立卫生研究院国家癌症研究所、尤尼斯·肯尼迪·施莱弗国家儿童健康与人类发展研究所和韩国国家研究基金会的资助。