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《基于纳米耀斑的原位肿瘤边缘划界和新辅助基因/光热治疗策略》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： 郭文姣
  • 发布时间：2018-10-09

  • 准确的肿瘤边缘原位标定仍然是一个最大的挑战。本文报道了一种基于纳米耀斑(又称球形核-酸技术)的方法，通过对肿瘤微环境的病理生理氧化还原信号进行转化和放大，实现了原位肿瘤边缘描绘。设计的纳米照明弹(命名为AuNS‐ASON)是基于金纳米星(AuNS)上覆盖一层致密的二硫桥插入和标记为反义寡核苷酸(ASON)的反义寡核苷酸(survivin mRNA)。独特的各向异性ASON - spike纳米结构赋予AuNS - ASON肿瘤细胞普遍的细胞内化功能，而插入的二硫化桥赋予了氧化还原活化的反应特异性。体外实验表明，AuNS - ASON能在2h内通过活化荧光信号(>100‐fold)快速识别肿瘤细胞，并在近红外激光照射下进一步实现协同基因/光热肿瘤细胞消融。值得注意的是,原位肿瘤边缘描述精度高和杰出的空间分辨率(< 100µm)在小鼠体内轴承不同肿瘤获得基于AuNS高ASON在提供指导术中肿瘤切除。此外，AuNS‐ASON能够在手术前进行有效的新辅助基因/光热治疗，以减少肿瘤程度和增加切除能力。基于纳米耀斑的微环境信号转换和放大的概念可以作为一种通用策略来指导可激活纳米长袍的设计用于癌症theranostics。

    ——文章发布于2018年10月07日

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  • 《国家纳米科学中心在医学纳米机器人肿瘤治疗方面取得进展》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2018-03-21
    • 《Nature Biotechnology》于2018年3月刊发了国家纳米科学中心聂广军、丁宝全和赵宇亮院士课题组与美国亚利桑那州立大学颜灏课题组合作完成的工作（“A DNA nanorobot functions as a cancer therapeutic in response to a molecular trigger in vivo”, 36: 3, 258-264, 2018）。《Nature Biotechnology》同期以“Smart Cancer Therapy with DNA Origami”为题对该工作进行了专门评述。评述文章认为，中国科学家尝试利用医学纳米机器人治疗肿瘤等恶性疾病，这种新颖的纳米机器人将改变人们对药物输运的传统观念，为更有效的肿瘤治疗提供全新策略。 　　恶性肿瘤（癌症）是危害人类健康的一大杀手。肿瘤的血管系统与肿瘤的生长、侵袭及转移密切相关。通过阻塞肿瘤血管的营养和氧气输运从而“饿死” 肿瘤的治疗思路目前已广泛应用于肝癌等恶性肿瘤的物理介入治疗。但是，该方法在疗效和安全性方面仍面临较大局限性。血液中的凝血酶（thrombin） 是机体凝血系统的一种关键酶，能够快速高效地诱导血栓形成。如果将凝血酶作为特定的“货物”装载在纳米机器内部，靶向运输并精确释放至肿瘤血管，诱导凝血产生血栓，就可以通过栓塞肿瘤达到高效抑制肿瘤生长和转移的目的。 　　根据这种看似“异想天开”的设想，国家纳米科学中心团队发展了基于超分子自组装的DNA纳米机器人，用于活体运输凝血酶进行肿瘤治疗。该工作利用DNA折纸术构建智能化的分子机器，通过自组装将“货物”凝血酶包裹在分子机器的内部空腔，使其与外界底物隔绝而处于非活性状态；分子机器两端装载有“雷达”核酸适配体，提供靶向识别和定位功能；当DNA纳米机器人到达肿瘤血管时，纳米机器上的“锁”识别特异标志物而发生结构变化，使得 “锁”从闭合状态变为开启状态，整个纳米机器由管状结构打开变为平面结构，暴露出内部装载的“货物”进而实现诱导栓塞的功能。 　　国家纳米科学中心团队在细胞和活体水平分别进行了验证，结果显示这种DNA纳米机器人可以实现凝血酶在活体内的精准运输和定点栓塞，对于包括乳腺原位肿瘤、黑色素瘤、卵巢皮下移植瘤和原发肺部肿瘤在内的多种肿瘤都有良好的治疗效果。由于DNA纳米机器人可以实现精确的肿瘤定位，整个体系有效用量很低；同时DNA纳米机器人还有极好的识别响应功能，仅在肿瘤血管标志物存在时才启动活化凝血酶。这些性质保证了装载有凝血酶的DNA纳米机器人具有极高的特异性，在小鼠模型和迷你猪模型上都表现出良好的安全性。 　　这种智能化的DNA纳米机器人有望为肿瘤血供阻断治疗策略提供一种高效低毒的药物新剂型。以其强大的活体运输和响应识别功能，作为智能化的给药平台，进行多种药物的联合高效递送。有望对传统难以成药的物质（如毒素、蛇毒蛋白等）实现有效包载和智能递送，进而推动全新抗肿瘤药物的开发，在纳米药物领域具有广阔的应用前景。 　　该工作得到了《Nature Reviews Cancer》（“DNA nanorobots-seek and destroy”）和《Science Translational Medicine》（“Tumor-hunting nanorobots”）的专门评述以及F1000Prime推荐。国家自然科学基金、科技部纳米重点专项和重点研发计划、中国科学院前沿科学重点研究计划、北京市科委科技计划、国家相关人才计划等对该研究提供了资助。国家纳米科学中心的李素萍、蒋乔、刘少利和张银龙为本文的共同第一作者。 图：DNA纳米机器人的设计和工作原理
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  • 《我国研发出纳米酶治疗肿瘤新技术》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2018-05-04
    • 日前，《自然·通讯》（Nature Communications）杂志在线发表了扬州大学医学院高利增课题组、中国科学院生物物理研究所阎锡蕴课题组合作完成的纳米酶催化治疗肿瘤的最新研究成果。这项研究首次证明，通过对纳米酶多酶体系的体内活性调控，可以将肿瘤代谢产物催化为毒性物质，实现对肿瘤的特异性杀伤。据介绍，该研究是首次将纳米酶直接用于肿瘤体内治疗。 该研究团队设计发明了具有多重酶活性的新型碳氮纳米酶，并利用铁蛋白的导航，在体内实现纳米酶的精准递送和酶活调控，利用肿瘤特征性的代谢产物，发挥对肿瘤特异而高效的杀伤作用，建立了纳米酶靶向催化治疗肿瘤的新策略，为肿瘤治疗提供了新的思路和技术。 据介绍，肿瘤代谢具有与正常细胞不同的特征，如何利用肿瘤代谢产物发展“以彼之道，还制彼身”的治疗策略是肿瘤生物治疗的新领域。由于过氧化氢可被过氧化物酶催化产生具有细胞毒性的自由基，因此过氧化物酶被寄予开发肿瘤新药物的希望。但是天然酶往往稳定性较差，在复杂的体内环境中容易失活，因而其应用受到限制。本项工作的研究人员另辟蹊径，探索了兼具酶催化活性和纳米材料稳定性的纳米酶在该策略中的应用。 研究人员首先设计合成了具有氧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶及超氧化物歧化酶4种酶活性的新型纳米酶。这种纳米酶多酶活性是通过在介孔碳球中掺杂了氮元素实现的。如何将该纳米酶准确递送到肿瘤细胞并特异激活其产生活性氧自由基的氧化酶和过氧化物酶活性，是决定碳氮纳米球能否应用于肿瘤治疗的关键。 研究人员利用铁蛋白对这种新型碳氮纳米酶进行修饰，并通过实验验证了铁蛋白修饰后的碳氮纳米酶可以特异识别肿瘤细胞，并定位于肿瘤细胞内部具有酸性环境的溶酶体中，其氧化酶和过氧化物酶被特异性激活，催化肿瘤内的氧气和过氧化氢产生高毒性的活性氧自由基，实现对肿瘤细胞的特异性杀伤。动物荷瘤实验表明，铁蛋白-碳氮纳米酶可显着抑制肿瘤的生长。
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