04月20 這個(gè)療法，誰(shuí)敢讓它不精準！

如果有人問(wèn)你，精子有什么用途？你可腦中可能立刻閃現出，那個(gè)帶著(zhù)尖尖的腦袋，拖著(zhù)長(cháng)長(cháng)的尾巴的家伙，正奮力先一顆大大的卵子跑去。精子，那就是用來(lái)受精，傳遞遺傳物質(zhì)，產(chǎn)生下一代唄！如果你這么說(shuō)，你就out啦！

近日，一群來(lái)自德國綜合納米科技研究所（Institute?for?Integrative?Nanosciences）的“瘋子”科學(xué)家腦洞大開(kāi)，發(fā)明了一種全新的藥物遞送系統—用精子遞送藥物，治療婦科癌癥。

眾所周知，癌癥是全球性的醫學(xué)難題。很多號稱(chēng)癌癥治療的“神藥”在使用過(guò)程中，都會(huì )因為進(jìn)入腫瘤細胞的有效藥物濃度不足，造成藥效差強人意。如何讓藥物精準、無(wú)損失的抵達腫瘤細胞，無(wú)數的科研工作者絞盡腦汁。

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細菌“郵差”

人類(lèi)和細菌的寄生、共生關(guān)系歷史悠久。一個(gè)多世紀以前，就有人提出，利用細菌來(lái)對抗癌癥。早在1891年，美國醫生William?B.?Coley就已經(jīng)使用鏈球菌來(lái)治療當時(shí)被認為只剩下幾周壽命的晚期肉瘤“癮君子”患者。不得不說(shuō)，這位患者是幸運的，他的癌癥得到了緩解，又繼續生活了八年。但是這種方法并不總是奏效。有時(shí)腫瘤會(huì )得到控制，甚至消退，但有時(shí)患者會(huì )發(fā)生感染并失控導致死亡，因為當時(shí)青霉素還沒(méi)有問(wèn)世。隨著(zhù)基因工程的出現，科學(xué)家們看到了產(chǎn)生更有效、低毒的鏈球菌的希望?，F在，幾個(gè)細菌菌株已被開(kāi)發(fā)成癌癥治療劑，且它們在動(dòng)物模型上效果顯著(zhù)。2016年，Din等人利用合成生物學(xué)的方法改造細菌，實(shí)現了治療疾病的目的【1】。這些細菌在抵達目標位置時(shí)，會(huì )同步自發(fā)地裂解自殺，釋放藥物。細菌遞送藥物的方法，對于治療腸道腫瘤具有較大優(yōu)勢。因為生活在腸道的細菌喜歡那里的環(huán)境—低氧。而某些實(shí)體瘤，比如腸道腫瘤也因為腫瘤細胞的過(guò)快增殖，導致內部缺氧。腫瘤的低氧區域相對免受免疫系統的攻擊，適宜細菌定植和生長(cháng)。#?細菌和腫瘤細胞共培養體系?

納米“籠子”

2011年，牛津大學(xué)的物理學(xué)家和分子神經(jīng)學(xué)家合作，開(kāi)發(fā)出一種由DNA制造的分子“籠子”，能進(jìn)入活細胞內部并在其中生存，由此可能帶來(lái)一種有效的藥物遞送新方法【2】。這種DNA“分子籠”由4條人工合成的DNA短鏈構成，在一定的環(huán)境下，這些短鏈能自行組裝成一個(gè)約7納米高的四面體（由4個(gè)三角面組成的金字塔形）。#?人工合成的DNA短鏈能夠形成納米尺度的“分子籠”研究證實(shí)，這些短鏈能?chē)@特定的蛋白質(zhì)分子進(jìn)行組裝，從而形成一個(gè)包裹著(zhù)蛋白質(zhì)的“分子籠”。關(guān)鍵的是，通過(guò)事前設計的程序，“分子籠”能夠在遇到胞內特定的“激發(fā)”分子時(shí)再度打開(kāi)，從而釋放出內容物（比如攜帶的靶向藥物）。用人類(lèi)胚胎腎臟細胞所做的實(shí)驗證實(shí)，這些經(jīng)熒光標記的DNA“分子籠”能夠進(jìn)入細胞，而且大部分“分子籠”保持完好，至少能抵抗細胞內各種酶的攻擊達48小時(shí)之久。這種較強的生存能力對于藥物遞送工具而言非常關(guān)鍵，因為這些DNA“分子籠”要成為有效的遞送工具，他們必須能有效進(jìn)入細胞并生存下來(lái)，直到找到合適的藥物作用位點(diǎn)，并在合適的時(shí)間釋放出內部所攜帶的藥物。?

精子“速遞”

精子長(cháng)度只有約55微米，但是卻能夠每分鐘游動(dòng)4毫米。而且，精子不會(huì )引起免疫反應。那如果利用精子做“快遞員”，將藥物包裹送到目標位置，效果會(huì )如何？德國綜合納米科技研究所的研究人員對這個(gè)神奇的想法進(jìn)行了測試【3】。他們將精子泡在化療藥物多柔比星（doxorubicin）溶液中，讓它們吸足這些藥物。然后，他們利用納米技術(shù)，給精子的頭部裝上了一個(gè)小型“導航儀”。接著(zhù)，再讓這些精子去處理癌癥細胞。48小時(shí)后，攜帶有化療藥物的精子展現出了與多柔比星溶劑類(lèi)似的細胞殺傷效果，而未攜帶化療藥物的精子則沒(méi)有出現這一效果。#裝有磁性導航儀的精子在水平和垂直磁場(chǎng)作用下運動(dòng)?

QUESTION 遺留問(wèn)題?

相比較于細菌和納米分子充當“快遞員”，精子快遞顯然更加令人振奮和期待。但是，在臨床使用之前，還有一系列問(wèn)題需要解決，包括技術(shù)上和倫理上。首先，精子本身也是個(gè)體化的，如何衡量這些“快遞員”攜帶了足夠的“藥物包裹”以保證療效；其次，精子在漫長(cháng)的征途中，是否會(huì )發(fā)生藥物的泄露，導致藥物總量減少，從而使到達目的地的藥物濃度不足；還有最關(guān)鍵的問(wèn)題，這一系統的倫理性會(huì )受到挑戰。誰(shuí)的精子能夠被用來(lái)遞送藥物？它們會(huì )不會(huì )引起意外懷孕？

據統計，全球每年有數十萬(wàn)婦科癌癥患者。如果該系統能夠成功，或許能夠對目前的腫瘤治療帶來(lái)裨益。

參考文獻

1.?Din?MO,?Danino?T,?Prindle?A,?Skalak?M,?Selimkhanov?J,?Allen?K,?Julio?E,?Atolia?E,?Tsimring?LS,?Bhatia?SN,?Hasty?J.?Synchronized?cycles?of?bacterial?lysis?for?in?vivo?delivery.?Nature.?2016,?536(7614):81-5.

2.Walsh?AS,?Yin?H,?Erben?CM,?Wood?MJ,?Turberfield?AJ.?DNA?cage?delivery?to?mammalian?cells.?ACS?Nano.?2011,?5(7):5427-32.

3.Haifeng?Xu,?Mariana?Medina?Sanchez,?Veronika?Magdanz,?Lukas?Schwarz,?Franziska?Hebenstreit,?Oliver?G.?Schmidt.?Sperm-hybrid?micromotor?for?drug?delivery?in?the?female?reproductive?tract.?arXiv.org>physics>arXiv:1703.08510.

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