納米“火箭”護(hù)送基因藥物直抵病灶

楊侖

“運(yùn)載火箭”整裝待發(fā)，它將穿越重重阻力，精準(zhǔn)地助力“導(dǎo)彈”命中“靶心”……這是發(fā)射場(chǎng)內(nèi)的場(chǎng)景嗎？不，這一切都發(fā)生在微觀層面。這枚約100納米的“火箭”就是由中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所研究員田華雨等人構(gòu)建的“高分子基因或藥物載體”。

近年來(lái)，科研人員一直試圖構(gòu)建高效、安全、低成本的高分子載體，為基因治療這一備受矚目的醫(yī)學(xué)技術(shù)插上騰飛的雙翼。

基因治療面臨“彈藥”運(yùn)輸難題

基因治療的本質(zhì)是通過(guò)調(diào)控和糾正基因?qū)崿F(xiàn)治病目的。基因治療通常需要構(gòu)建有治療作用的基因，再把這些基因物質(zhì)送進(jìn)基因異常的細(xì)胞里，以修復(fù)異常基因并制造有益蛋白。

但如此神奇的基因療法，卻面臨著一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：如何把基因或藥物運(yùn)送到目標(biāo)靶點(diǎn)。舉例來(lái)說(shuō)，威力巨大的武器躺在發(fā)射架上，是談不上殺傷力的。以基因治療腫瘤為例，想要讓“彈藥”發(fā)揮作用，必須有一款“運(yùn)載火箭”將其送到目的地。

高分子載體保證運(yùn)送效率和安全

對(duì)基因治療而言，理想的載體既要能攜帶足夠數(shù)量的基因或藥物“彈藥”，又要對(duì)人體沒(méi)有毒性和致病性，能確保安全;既要夠堅(jiān)固，能夠保護(hù)“彈藥”免遭核酸酶等的破壞，又要能精準(zhǔn)地找到腫瘤細(xì)胞并進(jìn)入細(xì)胞核。

高分子載體一般是陽(yáng)離子聚合物，具有安全、毒性小、易于功能化、可批量生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)，但其傳輸效率低且缺乏智能響應(yīng)性是困擾全球科研人員的一道難題。

田華雨帶領(lǐng)科研人員采用“引入多重相互作用、協(xié)同增效”策略，以獲得高性能的高分子載體，讓靜電相互作用、氫鍵相互作用、疏水鍵相互作用協(xié)同合作，使得載體進(jìn)入細(xì)胞的驅(qū)動(dòng)力由單一變?yōu)槎嘀兀蟠笤黾恿溯d體進(jìn)入細(xì)胞的效率。高分子載體能夠自組裝成納米顆粒，其平均大小約為75納米。

更有趣的是，科研人員還為這種納米“火箭”設(shè)計(jì)了一件“隱身衣”。“陽(yáng)離子聚合物本身帶有正電荷，我們希望利用多余的正電荷幫助它進(jìn)入腫瘤細(xì)胞;但在運(yùn)輸途中，它很容易和體液中的負(fù)電性蛋白相互作用，或者與非目標(biāo)組織細(xì)胞作用，造成非特異性吞噬，嚴(yán)重影響復(fù)合物納米顆粒向目標(biāo)組織的傳輸效率。”田華雨說(shuō)。于是，科研人員巧妙地用雙醛基聚乙二醇緊緊地包裹住“火箭”，并壓縮其體積，使其能夠騙過(guò)體內(nèi)的負(fù)電性蛋白，從而高效地進(jìn)入腫瘤細(xì)胞。到達(dá)目的地后，這件“隱身衣”又將在腫瘤細(xì)胞特殊的酸性環(huán)境中“脫去”。

載體由單一功能升級(jí)為多功能

從實(shí)踐效果來(lái)看，這種新型的高分子載體實(shí)現(xiàn)了基因物質(zhì)在體內(nèi)的高效傳輸，并在抗腫瘤治療方面取得了令人振奮的效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用這種辦法，腫瘤生長(zhǎng)抑制率得到顯著提高。

不僅如此，科研人員還在載體中引入檢測(cè)和聯(lián)合治療單元，構(gòu)建多功能載體，提升了對(duì)疾病的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和治療能力。

高分子載體聯(lián)合遮蔽體系擔(dān)載基因物質(zhì)、蛋白質(zhì)、化療藥物后，就成了一個(gè)通用型的載體平臺(tái)。利用這一平臺(tái)，田華雨等人又進(jìn)一步構(gòu)建出基于兩種腫瘤酸性微環(huán)境響應(yīng)的納米遞藥體系——化療藥物裝載體系和基因裝載體系，進(jìn)而開(kāi)發(fā)了一種新型的免疫雞尾酒療法。該療法在數(shù)種腫瘤模型中都展現(xiàn)出了優(yōu)異的治療效力。