莱斯大学(Rice University)的研究人员与贝勒医学院(Baylor College of Medicine)的儿科专家合作,基于著名的巴基球(buckyball)纳米颗粒,开发出一种将药物精准递送至癌细胞内部的全新方法。该研究成果于1月21日发表在《有机与生物分子化学》(Organic & Biomolecular Chemistry)杂志上。
细胞壁和细胞膜是细胞的天然保护屏障。“如果药物能够直接穿过细胞膜进入细胞内部,其疗效将大幅提升,”研究团队带头人、莱斯大学化学教授Andrew Barron解释道。病毒在进化过程中早已掌握了穿透细胞壁的机制,而研究人员正是模拟了病毒的这些特征,利用蛋白质的非毒性片段来实现这一目标。
Barron团队开发的巴基球纳米颗粒包含一种称为Bucky(Baa)氨基酸的小分子。Bucky氨基酸位于苯丙氨酸(20种重要氨基酸之一)之上,如同珍珠穿在项链上,可形成多种形式的蛋白质。这种结构赋予了纳米颗粒独特的穿透能力。
Barron的研究生杨建中(Jianzhong Yang,音译)发明了多种含有不同Baa的肽段,或由约12个Baa组成的蛋白质长链。在天然状态下,苯丙氨酸作为将这些“珍珠”串联的链条,肽段本身无法穿过细胞保护层。然而,当引入Baa后,肽段的结构和功能发生了显著变化。
Barron团队与杨建中的兄弟——贝勒医学院副教授杨建华(Jianhua Yang,音译)合作,发现含有Baa的肽段与病毒蛋白高度相似,能够有效穿过癌细胞的细胞膜。实验表明,这些肽段能够成功进入肝癌活细胞和成神经细胞瘤活细胞的内部。
成神经细胞瘤是儿童最常见的颅外实体肿瘤,占所有儿童致死性癌症的15%。杨建华指出,这一发现意义重大,因为成神经细胞瘤细胞很难通过常规方法实现细胞膜转染。Barron是莱斯大学Charles W. Duncan Jr.-Welch化学教授和材料科学教授,他的团队正致力于进一步优化这一技术,以期应用于临床。
这项研究为癌症靶向治疗提供了新的思路,巴基球纳米颗粒有望成为未来精准医疗中的“万能钥匙”,将抗癌药物直接递送至肿瘤细胞内部,同时减少对正常细胞的损伤。