科學(xué)家成功利用模擬進(jìn)化的方法來治療癌癥

科學(xué)家成功利用模擬進(jìn)化的方法來治療癌癥

在全球科學(xué)家的共同努力下，寨卡病毒感染的危害逐漸被揭示。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)寨卡病毒感染所造成的危害不僅僅局限于引起小頭畸形癥以及神經(jīng)系統(tǒng)疾病。2016年11月，高福與中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授李向東合作在《細(xì)胞》（cell）雜志發(fā)表文章，通過小鼠模型實(shí)驗(yàn)揭示寨卡病毒感染可以突破血睪屏障，引起睪丸間質(zhì)充血、急性睪丸炎和附睪炎，甚至完全破壞睪丸組織，表明寨卡病毒可以影響雄性生殖系統(tǒng)，提示了其對(duì)男性健康的潛在危害。研究還發(fā)現(xiàn)寨卡病毒可以在男性精液中存活數(shù)月之久，并可以通過性傳播。然而，面對(duì)如此嚴(yán)峻的問題，目前還沒有有效的臨床抗病毒藥物。寨卡病毒的復(fù)制中心是由7個(gè)非結(jié)構(gòu)蛋白及其相關(guān)宿主因子組成的，其中ns5是復(fù)制中心中分子量最大的蛋白。ns5由兩個(gè)結(jié)構(gòu)域組成：甲基轉(zhuǎn)移酶（mtase）和rna依賴的rna聚合酶（rdrp），分別具有兩個(gè)關(guān)鍵的酶活性：甲基轉(zhuǎn)移酶活性和聚合酶活性，對(duì)于病毒復(fù)制至關(guān)重要，因此是開發(fā)抗病毒藥物非常理想的靶點(diǎn)。通過解析寨卡病毒ns5 mtase與甲基供體s-腺苷甲硫氨酸（sam）及rna類似物（m7gpppa）的三元復(fù)合物結(jié)構(gòu)，以及ns5 rdrp的晶體結(jié)構(gòu)，微生物所科研人員發(fā)現(xiàn)寨卡病毒ns5的mtase和rdrp結(jié)構(gòu)與其它黃病毒相比較為保守，提示我們當(dāng)前基于登革病毒和西尼羅病毒等其它黃病毒ns5開發(fā)設(shè)計(jì)的抗病毒藥物可能對(duì)寨卡病毒依舊有效，該研究也為抗寨卡病毒藥物的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。施一和高福為該論文的共同通訊作者。微生物所博士生段文倩和中科院北京生命科學(xué)研究院助理研究員宋豪為論文的共同第一作者。該研究得到了自然科學(xué)基金委“優(yōu)秀青年科學(xué)基金”及應(yīng)急管理項(xiàng)目、科技部“973”項(xiàng)目、重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和改革發(fā)展專項(xiàng)、中科院“一帶一路”國際合作項(xiàng)目和先導(dǎo)專項(xiàng)等。（生物谷

治療癌癥的最好方法是不是要?dú)⒐馑械陌┘?xì)胞？

癌細(xì)胞是會(huì)擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移的，殺死癌細(xì)胞確實(shí)是最直接有效的方法。為了消滅癌細(xì)胞，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)策略是向患者輸送大量化療藥物。但是就像用殺蟲劑殺死害蟲一樣，一旦抗藥性種群出現(xiàn)，癌細(xì)胞將變得不可治愈?，F(xiàn)在，為了防止耐藥癌細(xì)胞變得無法控制，科學(xué)家選擇了低劑量給藥，使一些癌細(xì)胞對(duì)藥物敏感，讓癌細(xì)胞相互競爭和抑制，從而將腫瘤保持在可控的大小，并顯著延長患者的預(yù)期壽命。

在目前的醫(yī)療水平下，幾乎不可能治愈轉(zhuǎn)移性腫瘤。導(dǎo)致無效治療和病人死亡的原因有很多，但根本原因與1859年的一個(gè)流行觀點(diǎn)有關(guān)。當(dāng)時(shí)，達(dá)爾文用這個(gè)想法來解釋鳥類和烏龜?shù)任锓N的興衰?，F(xiàn)在我們稱之為進(jìn)化。如果你把腫瘤細(xì)胞想象成達(dá)爾文雀——，不同島嶼上的雀的喙略有不同。達(dá)爾文雀依靠種子作為食物，而不同島嶼上的種子在形狀和其他特征上是不同的。因此，喙型匹配種子最好的達(dá)爾文雀將獲得最多的食物并喂養(yǎng)更多的后代。然而，喙型與種子不匹配的達(dá)爾文雀無法獲得生存優(yōu)勢(shì)。簡而言之，當(dāng)兩組生物共享同一個(gè)小地方時(shí)，適應(yīng)性更強(qiáng)的一組將逐漸占上風(fēng)。

一些動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也證實(shí)了這個(gè)理論，即周圍環(huán)境的變化確實(shí)可以促進(jìn)腫瘤生長，而不會(huì)改變腫瘤細(xì)胞本身。這些現(xiàn)象表明，我們可以通過關(guān)注腫瘤細(xì)胞所處的環(huán)境來加深對(duì)腫瘤的理解，而不僅僅是關(guān)注腫瘤細(xì)胞本身的突變。

通過減少炎癥和其他因素引起的組織紊亂，我們將重塑一個(gè)更加正常和健康的環(huán)境，并最終再現(xiàn)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，以防止腫瘤獲得生長優(yōu)勢(shì)。

納米生物導(dǎo)彈對(duì)治療癌癥有什么作用？

人類生病了就要打針吃藥，可是進(jìn)入人體內(nèi)的藥物并不能全部發(fā)揮作用，因?yàn)樗幬镌谘h(huán)系統(tǒng)的帶動(dòng)下，分散到了全身的各個(gè)部分，并沒有集中作用到發(fā)生病變的部位。這樣人吃下的藥物有很多就沒有作用。非但如此，多余的藥物還會(huì)產(chǎn)生毒副作用，造成身體其他功能的損傷。

藥物學(xué)家提出使用“納米生物導(dǎo)彈”的想法。所謂生物導(dǎo)彈，就是具有識(shí)別腫瘤細(xì)胞和殺死腫瘤細(xì)胞雙重功能的藥物。它是正在研究中的一種導(dǎo)向型治癌藥物。由于它像軍事上的導(dǎo)彈，既能識(shí)別目標(biāo)，又能摧毀目標(biāo)，因此被稱為“生物導(dǎo)彈”。

生物導(dǎo)彈由兩種不同功能的分子裝配而成。一種是專門識(shí)別癌細(xì)胞的分子，另一種則是可以殺死癌細(xì)胞的藥物分子。這兩種分子組裝在一起，一旦進(jìn)入體內(nèi)，便在人體內(nèi)隨血液前進(jìn)，專門尋找癌細(xì)胞進(jìn)行攻擊，而不損傷其他正常細(xì)胞。

目前想做成非常高效的生物導(dǎo)彈還比較困難?？茖W(xué)家想出了另一辦法，從體外給人體施加一個(gè)磁場(chǎng)，這樣體內(nèi)的磁性。納米粒子在外加磁場(chǎng)的導(dǎo)向下集中到病變部位。磁性納米粒子在分離癌細(xì)胞和正常細(xì)胞方面經(jīng)動(dòng)物臨床實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成功，顯示了引人注目的應(yīng)用前景，歐美已經(jīng)利用這一技術(shù)來治療癌癥患者。包敷有高分子及蛋白質(zhì)的磁性納米粒子載體攜帶著藥物注入人體內(nèi)，在外加磁場(chǎng)的引導(dǎo)下使其達(dá)到病變部位釋放藥物，從而達(dá)到定向治療的目的，從而減少人體其他健康部位因受藥物作用而產(chǎn)生不良反應(yīng)。動(dòng)物臨床實(shí)驗(yàn)表明，以氧化鐵為代表的納米磁性粒子是發(fā)展這種治療方法最有前途的對(duì)象。

2000年，德國柏林醫(yī)療中心將鐵氧體微型粒子用葡萄糖分子包裹，在水中溶解后注入腫瘤部位，使癌細(xì)胞和磁性納米粒子濃縮在一起，腫瘤部位完全被磁場(chǎng)封閉，通電加熱時(shí)溫度達(dá)到47℃，慢慢殺死癌細(xì)胞，而周圍的正常組織絲毫不受影響。有的科學(xué)家用磁性納米顆粒成功地分離了動(dòng)物的癌細(xì)胞和正常細(xì)胞，已在治療人骨髓癌的臨床實(shí)驗(yàn)中獲得成功。還有，一些科研人員用納米藥物來阻斷血管餓死癌細(xì)胞。

我國科技工作者從1982年開始從事生物導(dǎo)彈的研究，取得了可喜的進(jìn)展。他們用絲裂霉毒素與抗腫瘤抗體進(jìn)行化學(xué)連接，其藥性比原來的提高100多倍，在動(dòng)物身上進(jìn)行試驗(yàn)，取得了明顯的療效。用這種生物導(dǎo)彈對(duì)腫瘤局部進(jìn)行注射，町使腫瘤全部消除。生物導(dǎo)彈的奇妙作用，已引起人們的高度重視，期盼在攻克癌癥上能起藥到病除的作用。這一新藥肯定會(huì)在21世紀(jì)的前10年中問世，成為癌癥病人的救星。這種我國成功研制出的納米新藥，只有25納米長，但它對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等致病微生物有強(qiáng)烈的抑制和殺滅作用。用數(shù)層鈉米粒子包裹的智能藥物在進(jìn)入人體后，可主動(dòng)搜索并攻擊癌細(xì)胞或修補(bǔ)受損組織，達(dá)到以往藥物無法起到的效力。它還具有廣譜、親水、環(huán)保等多種性能，即使達(dá)到臨床使用劑量的4000倍以上，受試動(dòng)物也無中毒表現(xiàn)，且對(duì)受損細(xì)胞具有修復(fù)作用，臨床使用效果顯著。

近年來，我國一些科研人員應(yīng)用生物導(dǎo)彈已治療了一批腫瘤患者，其中75％的患者收到良好效果，有的患者經(jīng)治療后腫瘤幾乎消失。其方法一般為靜脈注射，連用5～7天。如果有條件，可以進(jìn)行動(dòng)脈插管，即將管子插至腫瘤附近的動(dòng)脈，從插管內(nèi)一次注入生物導(dǎo)彈。根據(jù)臨床應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，該方法對(duì)很多腫瘤都有較理想的療效。

科學(xué)家設(shè)想未來可能制造一種納米級(jí)藥物，他們定向識(shí)別癌細(xì)胞后，會(huì)進(jìn)入細(xì)胞的內(nèi)部，然后引爆自身攜帶的微量炸藥炸毀癌細(xì)胞。如果這個(gè)想法得以實(shí)現(xiàn)，那可真是名副其實(shí)的生物導(dǎo)彈。

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