趨磁球菌“生物導(dǎo)彈”可精準(zhǔn)鎖定攻擊癌細(xì)胞

2016-08-25 訊近日，自然雜志報道，蒙特利爾理工學(xué)院和麥克吉爾大學(xué)的研究人員在癌癥治療領(lǐng)域取得了新突破。利用一種特殊的生物細(xì)菌作為載藥體，可精確的鎖定癌細(xì)胞并投遞藥物，大大減少了用藥量和副作用。

載藥的“生物導(dǎo)彈”正在進(jìn)攻癌細(xì)胞

傳統(tǒng)化療有很大的局限性?；熕幬锞哂懈叨拘?，可以殺死快速增長的癌細(xì)胞。但不幸的是，藥物沒有針對性，往往在殺死癌細(xì)胞的同時也會殺死一部分正常的人體細(xì)胞，對人體造成傷害，有很強(qiáng)的副作用。

能不能有一種方法，只殺死癌細(xì)胞而保留人體正常的細(xì)胞呢?人們把目光投向了靶向治療。靶向治療是在細(xì)胞分子水平上，針對已經(jīng)明確的致癌位點來設(shè)計相應(yīng)的治療藥物，藥物進(jìn)入體內(nèi)會特意地選擇致癌位點來相結(jié)合發(fā)生作用，使腫瘤細(xì)胞特異性死亡，而且不會波及腫瘤周圍的正常組織細(xì)胞。

發(fā)現(xiàn)：MC-1(T)趨磁球菌

Martel是加拿大納米機(jī)器人研究中心主任，從事腫瘤靶向治療研究15年。最初，他設(shè)想用微型機(jī)器人，也就是通常所說的納米機(jī)器人，在磁場的作用下，通過血液將藥物送達(dá)到指定的位置。但很遺憾，他說，“這已經(jīng)超越了現(xiàn)在的技術(shù)，我們沒有辦法制造這樣的納米機(jī)器人。”

于是，Martel把目光投向了自然界：是否存在一種具有這種特性的細(xì)菌呢?事實證明他的假設(shè)是正確的。有一種細(xì)菌叫做趨磁球菌，利用鞭毛提供動力，可以在水中游動，他們天生配置含鐵元素的指南針，具有導(dǎo)航能力。這就意味著他們可以利用磁場定向。

MC-1細(xì)菌屬于趨磁球菌的一種。其中，在羅德島Pettaquamscutt Estuary低氧水域發(fā)現(xiàn)了一種叫做MC-1(T)的趨磁球菌，同時具有趨磁性和趨低氧性兩種特征。眾所周知，癌細(xì)胞具有繁殖迅速的特點，而細(xì)胞的大量繁殖需要消耗大量的氧氣。也就是說，癌細(xì)胞大量繁殖的區(qū)域勢必會形成一個低氧區(qū)，找到這個低氧區(qū)，就等于找到了大量的癌細(xì)胞。

如果將MC-1(T)球菌注射到人體內(nèi)部，通過對磁場的控制將它們誘導(dǎo)至腫瘤附近，它們就可以自動找到腫瘤中癌細(xì)胞大量繁殖的區(qū)域，解決了靶向治療中癌細(xì)胞如何鎖定的難題。

試驗：55%細(xì)菌進(jìn)入了小鼠腫瘤的低氧區(qū)

那么如何實現(xiàn)載藥呢?將藥物封存到一個脂質(zhì)囊泡中，作為一個微型的載藥的袋子。Martel與蒙特利爾理工學(xué)院和麥克吉爾大學(xué)聯(lián)合研究人員設(shè)計了一個化學(xué)“尼龍搭扣帶”，可以將攜帶藥物的袋子牢牢固定在趨磁菌表面。再將生物細(xì)菌與載物脂質(zhì)離心混合，就可以得到載藥的生物細(xì)菌，每個細(xì)菌大約能固定70個脂質(zhì)體。

至于具體效果，研究人員在一只患有直腸癌的小鼠身上進(jìn)行了多項實驗。在老鼠體內(nèi)注入幾毫升的載藥細(xì)菌。研究人員通過微弱的磁場來引導(dǎo)細(xì)菌到腫瘤區(qū)域，然后依靠細(xì)菌的趨低氧性，自動導(dǎo)航到腫瘤最活躍的部分。試驗結(jié)果是，細(xì)菌在小鼠體內(nèi)只能存活大約30分鐘。可見，老鼠的體溫對于細(xì)菌來說過高。

幸運的是，這些細(xì)菌游的非常快，大約每秒200個體長。相當(dāng)于其他細(xì)胞的十倍，這可以使得它們很快的到達(dá)腫瘤位置。利用特殊的染料，可以區(qū)分出細(xì)菌，藥物和不同區(qū)域的腫瘤。實驗結(jié)束后，研究人員用顯微鏡對腫瘤和細(xì)菌進(jìn)行觀察。他們發(fā)現(xiàn)，1億的細(xì)菌中，有大約55%進(jìn)入了小鼠腫瘤的低氧區(qū)。

未來：臨床應(yīng)用之前還需大量的測試

化療的副作用很大，而利用這些天然的生物導(dǎo)彈可將藥物直接遞向靶區(qū)，精準(zhǔn)消滅殺死癌細(xì)胞，不僅減輕甚至是可能消除傳統(tǒng)化療的副作用，同時也提升了藥物和治療手段的效率，極大地減輕病人的痛苦。

不過，雖然理論上證明了可行性，但這項技術(shù)在臨床應(yīng)用之前還需要大量的測試。因為這只是一個前沿性的證明，研究人員還沒有分析釋放的藥物對腫瘤的影響。他們也不知道猿猴或者人的免疫系統(tǒng)會對細(xì)菌注射做出怎樣的反應(yīng)。

不可置否的是，這項技術(shù)不僅開闊了納米機(jī)器人的新視野，創(chuàng)造了更先進(jìn)的工程理念和干預(yù)方法，同時也開啟了靶向治療和成像以及診斷試劑的新篇章。

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