在一项“概念证明”的研究中，约翰霍普金斯医学院的科学家说：已经成功地将纳米大小的基因编码包送到老鼠体内，这种编码被称为microRNAs，用于治疗植入老鼠体内的人类脑瘤。这些超小型容器的内容被设计成针对癌症干细胞，一种能产生无数后代的细胞“种子”，是清除大脑中恶性细胞的无情屏障，实验结果发表在《纳米快报》。约翰·霍普金斯大学医学院的神经病学、肿瘤学和神经科学教授，肯尼迪·克里格研究所的研究科学家John Laterra说：脑癌是在基因构成方面最广为人知的癌症之一，但我们还没有对它进行有效的治疗，癌症干细胞的恢复能力和血脑屏障是主要障碍。
博科园-科学科普：进入大脑的血液通过一系列作为保护屏障的血管进行过滤，但是这种血脑屏障阻碍了分子药物，这些药物有可能通过靶向癌症干细胞来革新脑癌治疗。约翰霍普金斯大学医学院生物医学工程、眼科、肿瘤学、神经外科、材料科学与工程、化学和生物分子工程教授乔丹·格林博士说：为了使脑瘤治疗现代化，需要绕过血脑屏障的工具和方法，我们需要技术，在不损害正常组织的情况下，安全有效地将敏感基因药物直接运送到肿瘤上。一个典型的例子是胶质母细胞瘤，通常需要反复手术，医生会切除他们能看到的脑瘤组织，但恶性肿瘤往往很快就会复发，大多数胶质母细胞瘤患者在确诊后活不到两年。
图为在人类脑癌细胞中释放微RNA(浅蓝色)的纳米颗粒。图片：Yuan Rui, Johns Hopkins
长期以来，科学家一直怀疑癌症干细胞是导致胶质母细胞瘤和其他癌症复发和扩散的根源。这些干细胞会产生其他癌细胞，如果它们逃过外科医生的刀，就会导致一个全新的肿瘤。拉特拉和格林是约翰·霍普金斯大学金梅尔癌症中心的成员设计了一种方法，可以有效地将超微的小分子核糖核酸(microRNAs)运送到已经存在的脑瘤中，microRNAs的目标是脑癌干细胞，以阻止其繁殖和维持肿瘤生长的能力。这些包装是由生物可降解的塑料制成，类似于用于外科缝合的材料，随着时间的推移会降解。它们比人类头发的宽度小1000倍，是细胞用来沟通天然成分的大小和形状的典型。
当癌细胞吞噬这些包时，它们就会分裂并释放它们的microRNA“有效载荷”，具体来说，就是在这些microRNA需要在癌细胞中采取行动的地方。包裹在纳米孔中的是微RNA，它与连接两个基因的信使RNA结合：HMGA1和DNMT，它们共同作用于调控细胞中的基因表达程序。当microRNAs与这些信使rna结合时，它们会阻断它们的蛋白质合成能力，并关闭驱动癌细胞干细胞样特征的程序。如果没有干细胞的特性，癌细胞就更容易分化，失去了传播肿瘤的能力，更容易受到辐射和药物的影响。在实验中，约翰霍普金斯大学的科学家们将人类胶质母细胞瘤细胞植入18只小鼠体内。为了模拟治疗现有肿瘤的临床挑战，科学家们等了45天才对这些动物进行治疗，以确定它们的肿瘤已经形成。
一半的动物接受含有活性microRNAs纳米颗粒直接注入脑部肿瘤，另一半则接受含有不活跃microRNAs的纳米颗粒。为了分离纳米颗粒的作用，科学家们使用了没有针对癌细胞的免疫系统t细胞的小鼠。在9只接受非活性microRNAs(对照)的小鼠中，有5只在两个月内死亡，其余的对照组小鼠在90天内死亡。在接受活性microRNAs的9只小鼠中，有3只存活了80天，6只存活了133天。这六人被人道地安乐死，并且分离的老鼠大脑被检查是否存在肿瘤。所有的对照组小鼠死后大脑中都有大的肿瘤。其中4只接受活性microRNAs并活到133天的老鼠没有肿瘤，其中有2只小老鼠。
?许多基因药物都是针对一个基因设计的。约翰·霍普金斯研究小组在这项研究中使用的纳米颗粒可以封装多种类型的microRNAs，以针对多种基因网络。拉特拉说：当脑癌干细胞将纳米颗粒内部化并转变为非干细胞状态时，临床医生可以利用这种情况，给予辐射或其他药物来杀死现在脆弱的细胞。其他地方的科研团队正在利用脂类物质开发microRNA包，一些标准的化疗是在一种叫做脂质体的脂肪纳米颗粒中进行。研究中的纳米颗粒能够渗透整个肿瘤，因为啮齿动物的大脑很小。大脑较大的人类可能需要一个泵和导管将纳米颗粒输送到整个大脑。约翰霍普金斯大学的研究小组正在努力扩大其纳米颗粒的开发，在申请开始人体临床试验的许可之前，将其稳定性和质量标准化。
博科园-科学科普｜参考期刊：Nano Letters｜研究/来自：约翰霍普金斯大学
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