仿生厭氧菌：納米囊泡用作抗癌新工具
百余年前，人們意外發(fā)現(xiàn)被細(xì)菌感染的癌癥病人的惡性腫瘤可以被治愈，因而提出了注射細(xì)菌治療癌癥的策略。當(dāng)前將一些特定細(xì)菌改造成治療癌癥的新武器也成為抗癌研究的新熱點。比如，沙門氏菌具有抗癌效果，可以直接抗擊癌細(xì)胞。
厭氧細(xì)菌只能在低氧分壓的條件下生長，如缺氧壞死的組織中。實體腫瘤中存在血管流通受阻和組織壞死的區(qū)域，特別有益于厭氧菌生長和增殖，這給運(yùn)用厭氧菌治療腫瘤提供了天然的理想方案。但是厭氧菌僅能特異性的入侵和摧毀腫瘤的乏氧區(qū)域，而對腫瘤常氧區(qū)域的癌細(xì)胞作用不大。另外厭氧菌易導(dǎo)致氣性壞疽、肉毒中毒等病癥，安全問題也是基于厭氧菌的治療技術(shù)用于臨床轉(zhuǎn)化的壁壘之一。
最近，我院高分子化學(xué)與物理的沈群東教授和北卡羅萊納大學(xué)教堂山分校與北卡羅萊納州立大學(xué)聯(lián)合生物醫(yī)學(xué)工程系的顧臻教授受啟發(fā)于厭氧菌的一些特性，共同研發(fā)出一種合成納米囊泡。它能夠模擬厭氧菌的功能，實現(xiàn)靶向遞送。這種納米囊泡在生理氧化還原和氧氣平衡條件的細(xì)胞中較穩(wěn)定，一旦用光照打破平衡，將會顯示出一系列協(xié)同殺傷癌細(xì)胞的能力從而來增強(qiáng)抗癌功效。
在這項研究中，厭氧菌仿生納米囊泡能夠在腫瘤的厭氧區(qū)域被激活并殺死癌細(xì)胞，此外還能在腫瘤中后續(xù)制造厭氧微環(huán)境，進(jìn)而觸發(fā)自身釋放藥物并激活藥物的抗癌能力。制得的納米囊泡不僅對厭氧環(huán)境敏感，還能夠通過光動力治療技術(shù)將氧氣轉(zhuǎn)變成活性氧物質(zhì)（ROS），伴隨氧氣的消耗而不斷的產(chǎn)生厭氧環(huán)境。納米囊泡在制造的厭氧條件下繼續(xù)通過生物還原過程而被“激活”，引起納米囊泡崩解，釋放出運(yùn)載的藥物Tirapazamine，這種生物還原型抗腫瘤藥物能在厭氧條件下發(fā)生生物還原反應(yīng)產(chǎn)生大量自由基，進(jìn)而殺傷癌細(xì)胞。將納米囊泡注射到肝癌動物模型體內(nèi)后，厭氧菌仿生納米體系能有效抑制腫瘤生長。研究人員表示：“將會進(jìn)一步評估該給藥體系的長期毒性。”該研究為智能響應(yīng)藥物遞送系統(tǒng)的設(shè)計提供了新的策略。該厭氧菌仿生囊泡還能潛在用于治療與乏氧相關(guān)的疾病，比如缺鐵性中風(fēng)。
我院博士研究生錢程根和豐培堅為論文并列第一作者。該工作得到國家自然科學(xué)基金、長江學(xué)者和創(chuàng)新研究團(tuán)隊項目、中國國家留學(xué)基金項目以及南京大學(xué)優(yōu)秀博士研究生創(chuàng)新能力提升計劃A的支持。相關(guān)工作發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed. 2017, DOI: 10.1002/anie.201611783，并被選為熱點文章（Hot Paper）和內(nèi)封面文章。
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