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邁阿密大學米勒醫學院西爾維斯特綜合癌症中心的研究人員已經開發出一種可以穿透血腦屏障的納米顆粒。他們的目標是在一次治療中殺死原發性乳腺癌腫瘤和腦轉移瘤，他們的研究表明，在實驗室研究中，這種方法可以縮小乳腺癌和腦腫瘤。

這些繼發性腫瘤被稱爲腦轉移瘤，最常發生于乳腺癌、肺癌和結腸癌等實體瘤，通常伴有預後不良。當癌症侵入大腦時，後續治療可能會很困難，部分原因是血腦屏障，一種幾乎無法穿透的膜，將大腦與身體的其他部分隔開。

領導這項研究的西爾維斯特大學生物化學和分子生物學副教授、技術與創新助理主任Shanta Dhar博士說，西爾維斯特團隊的納米顆粒可能有一天會被用于治療轉移性腫瘤，同時還能治療原發腫瘤。她是5月6日發表在《美國國家科學院院刊》上的一篇論文的資深作者。

通過將兩種靶向線粒體(細胞的能量産生中心)的前藥裝載到顆粒中，研究人員表明，他們的方法可以在臨床前研究中縮小乳腺和腦腫瘤。

達爾說:“我總是說納米醫學是未來，但當然我們已經在未來了。”他指的是在配方中使用納米顆粒的市購COVID-19疫苗。“納米醫學肯定也是癌症治療的未來。”

這種新方法使用了一種由可生物降解聚合物制成的納米顆粒，這種納米顆粒之前是由Dhar的團隊開發的，與她的實驗室開發的兩種針對癌症能量來源的藥物結合在一起。因爲癌細胞的新陳代謝方式通常與健康細胞不同，抑制它們的新陳代謝是殺死腫瘤而不傷害其他組織的有效方法。

其中一種藥物是經典化療藥物順鉑的改良版，順鉑通過破壞快速生長的細胞中的DNA來殺死癌細胞，有效地阻止它們的生長。但腫瘤細胞可以修複它們的DNA，有時會導致順鉑耐藥性。

達爾的研究小組對這種藥物進行了修改，將其靶點從構成我們染色體和基因組的核DNA轉移到線粒體DNA。線粒體是我們細胞的能量來源，包含著它們自己的小得多的基因組，而且，對于癌症治療來說，重要的是，它們不像我們的大基因組那樣具有相同的dna修複機制。

由于癌細胞可以在不同的能量來源之間切換以維持其生長和增殖，研究人員將他們改良的順鉑(他們稱之爲鉑- m，攻擊被稱爲氧化磷酸化的能量生成過程)與他們開發的另一種藥物Mito-DCA結合起來，這種藥物專門針對被稱爲激酶的線粒體蛋白，抑制糖酵解，這是一種不同的能量生成。

達爾說，開發一種可以進入大腦的納米粒子是一條漫長的道路。她的整個獨立職業生涯都在研究納米顆粒，在之前研究不同形式聚合物的項目中，研究人員注意到，在臨床前研究中，這些納米顆粒中的一小部分到達了大腦。通過進一步打磨這些聚合物，Dhar的團隊開發出一種納米顆粒，它可以穿過血腦屏障和線粒體外膜。

達爾說:“爲了弄清楚這一點，我們經曆了很多起伏，我們仍在努力了解這些顆粒穿過血腦屏障的機制。”

研究小組隨後在臨床前研究中測試了這種特殊的載藥納米顆粒，發現它們可以縮小乳腺腫瘤和植入大腦形成腫瘤的乳腺癌細胞。在實驗室研究中，納米顆粒-藥物組合也似乎是無毒的，並顯著延長了生存期。

接下來，研究小組希望在實驗室中測試他們的方法，以更接近地複制人類大腦轉移，甚至可能使用患者來源的癌細胞。他們還想在膠質母細胞瘤的實驗室模型中測試這種藥物，膠質母細胞瘤是一種特別具有侵襲性的腦癌。

“我對聚合物化學很感興趣，將其用于醫學目的真的讓我著迷，”在達爾實驗室工作的邁阿密大學博士生阿卡什·阿肖坎(Akash Ashokan)說，他與博士生Shrita Sarkar共同撰寫了這項研究。“很高興看到它被應用到癌症治療中。”