《PNAS》一种创新的新癌症治疗方法

迈阿密大学的研究人员已经开发出一种突破性的纳米颗粒，可以穿透血脑屏障，靶向原发性乳腺肿瘤和脑转移瘤。这种创新的治疗方法涉及针对线粒体过程的双重药物策略，在实验室研究中显示出缩小肿瘤和延长生存期的希望。该团队继续完善他们的方法，以推进癌症治疗。

　　

科学家们乐观地认为，他们的方法在临床前模型中显示出了初步的希望，最终可以通过一次治疗来治疗脑转移瘤和原发性乳腺癌肿瘤。

迈阿密大学米勒医学院西尔维斯特综合癌症中心的研究人员创造了一种能够穿过血脑屏障的纳米颗粒。他们的目标是用一种治疗方法消除原发性乳腺癌肿瘤和脑转移瘤。实验室研究表明，这种方法对缩小乳腺和脑肿瘤都是有效的。

这些继发性肿瘤被称为脑转移瘤，最常见于乳腺癌、肺癌和结肠癌等实体瘤，通常预后较差。当癌症侵入大脑时，后续治疗可能会很困难，部分原因是血脑屏障，一种几乎无法穿透的膜，将大脑与身体的其他部分隔开。

纳米粒子的发展和双重药物策略

领导这项研究的西尔维斯特大学生物化学和分子生物学副教授、技术与创新助理主任Shanta Dhar博士说，西尔维斯特团队的纳米颗粒可能有一天会被用于治疗转移性肿瘤，同时还能治疗原发肿瘤。她是5月6日发表在《PNAS》上的一篇论文的资深作者。

通过将两种靶向线粒体(细胞的能量产生中心)的前药装载到颗粒中，研究人员表明，他们的方法可以在临床前研究中缩小乳腺和脑肿瘤。

Dhar说:“我总是说纳米医学是未来，但当然我们已经在未来了。他指的是在配方中使用纳米颗粒的市购COVID-19疫苗。“纳米医学肯定也是癌症治疗的未来。”

这种新方法使用了一种由可生物降解聚合物制成的纳米颗粒，这种纳米颗粒之前是由Dhar的团队开发的，与她的实验室开发的两种针对癌症能量来源的药物结合在一起。因为癌细胞的新陈代谢方式通常与健康细胞不同，抑制它们的新陈代谢是杀死肿瘤而不伤害其他组织的有效方法。

其中一种药物是经典化疗药物顺铂的改良版，顺铂通过破坏快速生长的细胞中的DNA来杀死癌细胞，有效地阻止它们的生长。但肿瘤细胞可以修复它们的DNA，有时会导致顺铂耐药性。Dhar的研究小组对这种药物进行了修改，将其靶点从构成我们染色体和基因组的核DNA转移到线粒体DNA。线粒体是我们细胞的能量来源，包含着它们自己的小得多的基因组——而且，对于癌症治疗来说，重要的是，它们不像我们的大基因组那样具有相同的DNA修复机制。

由于癌细胞可以在不同的能量来源之间切换以维持其生长和增殖，研究人员将他们改良的顺铂(他们称之为铂- m)与他们开发的另一种药物Mito-DCA结合起来，这种药物可以攻击被称为氧化磷酸化的能量生成过程，这种药物专门针对被称为激酶的线粒体蛋白，并抑制糖酵解，这是一种不同的能量生成。

克服血脑屏障

Dhar说，开发一种可以进入大脑的纳米粒子是一条漫长的道路。她的整个独立职业生涯都在研究纳米颗粒，在之前研究不同形式聚合物的项目中，研究人员注意到，在临床前研究中，这些纳米颗粒中的一小部分到达了大脑。通过进一步打磨这些聚合物，Dhar的团队开发出一种纳米颗粒，它可以穿过血脑屏障和线粒体外膜。

Dhar说:“为了弄清楚这一点，我们经历了很多起伏，我们仍在努力了解这些颗粒穿过血脑屏障的机制。”

研究小组随后在临床前研究中测试了这种特殊的载药纳米颗粒，发现它们可以缩小乳腺肿瘤和植入大脑形成肿瘤的乳腺癌细胞。在实验室研究中，纳米颗粒-药物组合也似乎是无毒的，并显着延长了生存期。

接下来，研究小组希望在实验室中测试他们的方法，以更接近地复制人类大脑转移，甚至可能使用患者来源的癌细胞。他们还想在胶质母细胞瘤的实验室模型中测试这种药物，胶质母细胞瘤是一种特别具有侵袭性的脑癌。

“我对聚合物化学很感兴趣，将其用于医学目的真的让我着迷，”在Dhar实验室工作的迈阿密大学博士生Akash Ashokan说，他与博士生Shrita Sarkar共同撰写了这项研究。“很高兴看到它被应用到癌症治疗中。”

参考文献：“Simultaneous targeting of peripheral and brain tumors with a therapeutic nanoparticle to disrupt metabolic adaptability at both sites” by Akash Ashokan, Shrita Sarkar, Mohammad Z. Kamran, Bapurao Surnar, Akil A. Kalathil, Alexis Spencer and Shanta Dhar, 6 May 2024, Proceedings of the National Academy of Sciences.