海外研究：如何關閉癌細胞的發電站？

一種新興的納米醫學癌癥治療方法，涉及注射攜帶可毒化癌細胞的化合物的微小納米粒子，具有許多好處。這種所謂的光動力療法（PDT）是無毒的，并且不涉及侵入性手術。由埃因霍溫科技大學的JanvanHest領導的團隊與來自中國和英國的研究人員，合作設計了一種新的PDT納米粒子，以一種新穎的方式攻擊癌細胞：它們進入細胞并關閉它們的發電站，這項新研究已發表在AngewandteChemie上。

我們身體的每個細胞，都可以看作是一座小城。細胞包含細胞器，如細胞核和核糖體，而不是建筑物。細胞的“發電站”是線粒體，它以三磷酸腺苷（ATP）的形式產生燃料。如果線粒體突然關閉，那么細胞將面臨一定的死亡，無論是健康細胞還是癌細胞。

這正是TU/e復雜分子系統研究所（ICMS）的負責人JanvanHest，及其研究團隊與來自中國和英國的研究人員合作的目標，旨在為新興癌癥治療提供一種新方法，稱為光動力學治療（PDT）。

光動力療法

PDT是一種無毒、非侵入性的替代療法，可以替代目前用于消除癌細胞的療法，例如化學療法、放射療法和擇期手術。對于患者來說，這些治療可能會產生許多影響他們生活質量的副作用，但幸運的是，正在開發較少磨損的選擇。在PDT中，患者被注射帶有光敏劑（一種對光起反應的材料）的微小納米顆粒。當納米顆粒聚集在癌細胞附近時，它們會被激光照射并產生一種特定形式的氧氣，這對癌細胞是有毒的并最終導致它們死亡。

在TU/e，JanvanHest和他的研究小組一直在改進PDT方法方面取得穩步進展，正如去年發表在ACSNano上的一項研究所證明的那樣。

關閉癌細胞

然而，通過設計PDT納米粒子進入癌細胞、并破壞其供電線粒體，細胞可以迅速“斷電”，PDT治療的有效性將大大提高。換句話說，納米粒子可以更有針對性和更快的方式殺死癌細胞。“這項研究的主要挑戰是，弄清楚如何在癌細胞內獲得PDT納米顆粒，并在進入細胞后將納米顆粒引導至線粒體，”vanHest說。“一旦接近線粒體，納米顆粒的光敏劑貨物就可以用光激活，然后毒化線粒體的微環境并關閉細胞最重要的電源。”

熒光的重要性

該團隊開發了一種將納米粒子制造，為可生物降解的聚合物囊泡、可攜帶藥物、蛋白質或光敏劑的空球體的方法。然而，與以前的納米粒子不同，新版本的設計是在組裝它們的構建塊時發出熒光。這種熒光過程，被稱聚集誘導發射，發射響應使得追蹤納米顆粒在組織中的位置變得更加容易。

為了快速將納米粒子引導至細胞內的線粒體，研究小組將吡啶鎓分子附著在納米粒子的表面。一旦納米顆粒在線粒體中聚集，它們的光敏劑貨物就可以被激光激活，并有效地毒害癌細胞中的微環境。新的研究，已經成功地在體外和體內實驗中證明了這一過程。

考慮未來的治療

盡管如此，vanHest很快指出，雖然PDT是一種革命性的新型非侵入性治療方法，但仍然需要其他治療方法。“這項工作是開發有效PDT納米粒子的下一步。作為一種治療方法，它與現有療法結合使用效果最佳。重要的是，它將減少對放射治療和化學療法的依賴，這只會對患者有益。”

“我們仍然需要更有選擇性、和更有效的療法來治療癌癥。PDT在靶向和消除癌細胞方面具有選擇性和準確的潛力，”vanHest補充道。“這項研究表明，在殺死癌細胞方面，我們可以有效地設計構建自組裝納米粒子所需的材料。”當然，這些發現，激發了對納米顆粒、它們的追蹤和功效的進一步研究和開發。