据悉,来自凯斯西储大学的研究者们,在成功获得将近1.7百万美元的研究补助后,致力于纳米粒子的建立,以此来探测并消除那些极其微小的无法通过现有技术探测到的癌细胞转移酶。
他们的目标是那些在传统抗癌疗法中侥幸逃脱的能再次形成肿瘤的侵略性癌细胞。而微转移病灶悄无声息的移动及生长,是(肿瘤)转移性疾病显著的特征,也是全球大多数癌症患者死亡的原因。
日前,由生物医学工程和放射学的助理教授Efstathios Karathanasis带领的研究团队宣布,他们将在接下来的五年时间里,优化分子表层配合基键,促使纳米链能深入癌症患者血液内对微转移癌细胞进行探测。美国国家癌症研究所助资1.6百万美元用于该研究的继续开展。
此外,俄亥俄州癌症研究协会又出资6万美元支持该研究项目,帮助其提高纳米链靶向微转移酶时,化疗药物的药性及在患者体内的传播速度。
这些资金将用于继续早前所进行的研究项目,该项目由凯维斯特大学医药系的助理教授Karathanasis、放射科教授兼核磁共振成像研究主任Mark Griswold,以及药物学教授兼凯维斯特大学癌症研究中心副主任Ruth Keri共同参与。他们及其共事者发明了纳米链技术,用于促使进入肿瘤的化疗药物摧毁癌细胞。
其中,Karathanasis教授解释道,“患者在诊断出癌症的初期,会进行手术切掉首颗肿瘤,然后通过一系列化疗杀死残留的癌细胞,包括远距离微转移癌细胞。”
他继续补充道,“事实上,化疗药物对治癌是很有效的,但传统化疗当中,化疗药物都是随机的分散在患者体内,不能有效的摧毁侵略性癌细胞。如果为了使化疗药物能更多的摧毁癌细胞而加大剂量,可能会出现“病未好,人先亡”的结果。”
但是,要实现抗癌药物仅靶向微转移病灶的目标,仍然是一个挑战。这些微转移病灶通常隐藏在极少数的健康细胞当中,致使医生们无法通过当今的成像屏幕观察到他们的片刻停留。
与传统药物相反的是,你可以通过改变纳米颗粒的大小及形状,来控制纳米粒子在患者血液中的流动。Karathanasis还说,“你可以将纳米粒子当做我们后院的一堆树叶,当风刮起时,由于叶子本身重量、大小及形状各异,每片叶子都会有不同的飞行轨迹。作为工程师,我们要研究的是如何控制纳米粒子在患者体内的流动。”
于是,研究组在每条纳米链上装上“尾巴”,它是由磁化的铁氧化物链与装满化疗延误的球状物质组成的。这些装有尾巴的纳米链主要用于恢复主动脉的流动,沿着血管壁获取整合素与携带有附着在血管壁上的新形成的肿瘤微转移病灶。
当这些纳米链聚焦在肿瘤内部时,研究者们就会在动物模型外部导入一个叫做螺线型电导管的线盘。电流通过线盘会产生一个射频场,从而促使纳米链末端磁化的尾部振动,打破装有化疗药物的球状物质,使得这些化疗药物深入每个微转移病灶内。
在对一个携带有乳腺癌病灶的老鼠进行测试时,通过这种纳米链技术所杀死的癌细胞是传统化疗方式的3000倍。从而有效延长了患者的寿命,甚至有可能使患者痊愈,同时,也减小了药物对患者健康组织的损害程度。
由于其随机分散的特点,能真正进入微转移病灶的传统化疗药物的数目屈指可数。不过,在最近的测试中,测试人员发现,多达6%的纳米链能真正进入老鼠体内仅为1毫米大小的微转移病灶中。不过,研究者所希望的远不及此。
通过联邦政府的扶持,研究者们改进了纳米链,使其至少拥有两个配合基,有利于将各条纳米链组织连接起来,并靶向患者体内的微转移病灶。
不过,不同的配合基会附着在癌细胞不同的位置,从而大大提升了目标的发现几率与消除几率。
利用俄亥俄州的资助金,研究者们将能研究出纳米链及其尾部包括载有药物的球状物质的最佳尺寸。从而使得他们更有效更快速地杀死癌细胞。通过在纳米链内倒入荧光材料,当纳米链从血液流中滑脱,聚集在微转移病灶内部,并释放球状物质内部的药物时,研究者们能及时观察到,从而更好地进行提升。
此外,研究组的其他成员还有凯维斯特大学医药系放射科的助理教授兼UH案例医药研究中心主任Vikas Gulani、凯维斯特癌症研究中心的成像核心中心的主任兼放射科助理教授Chris Flask与凯维斯特癌症研究中心的副教授William Schiemann。
Karathanasis表示,“这样的研究工作绝无仅有,在其他地方不会存在。该研究是我所在的实验室连同纳米医学工程实验室与成像案例研究中心、癌症案例综合研究中心互动研究的项目。”