《科学》：治疗胶质母细胞瘤的新技术——DNA纳米管

摘要

美国约翰霍普金斯大学的科研人员创建了一种新的基于DNA纳米技术的药物递送系统，能够更好地靶向治疗胶质母细胞瘤以及其他肿瘤，能提升患者的治疗和存活率，有望成为新的癌症治疗手段。

胶质母细胞瘤被认为是最具侵袭性的脑癌。即使经过治疗，患者的存活率也很低，大多数人在诊断后平均生存期为15-18个月。由于胶质母细胞瘤表现出高度多样化的特征以及在身体中的特殊位置（在敏感且受保护的大脑中），使得治疗这种疾病极具挑战性。

最近，由约翰霍普金斯大学科研人员领导的团队创建了一种新的基于DNA纳米技术的药物递送系统，可以通过更好地靶向原发性肿瘤来提高治疗和存活率。他们的研究发表在《科学进展》上。

图注：(A)10核苷酸ssDNA-两亲分子的化学结构。(B)游离的10核苷酸ssDNA和ssDNA-两亲化合物在Milli-Q水和PBS中的CD光谱。(C)纳米管和纳米管中ssDNA-两亲化合物的示意图（未按比例绘制）。ssDNA以蓝色显示，疏水尾以灰色显示。浅橙色代表G-四方结构面。（D）ssDNA纳米管的低温透射电镜图像。红色箭头指向从末端观察的纳米管，表明它们是中空的。图片来源：DOI：10.1126/sciadv.abl5872

Efie Kokkoli教授说：“通过血流进行治疗的最大障碍之一是穿越血脑屏障，血脑屏障可以保护大脑免受血液中毒素的侵害，但也会阻挡治疗药物等大分子。我的团队使用DNA纳米技术创造了一种单链 DNA(ssDNA)纳米管，可以穿过BBB（血脑屏障），靶向脑肿瘤。”

Kokkoli教授和她的团队用合成的ssDNA和其他分子设计了一种可以携带治疗药物并针对特定细胞的自组装纳米管。她说：“纳米管不仅是一个包裹，而且还是快递员，将药物递送到目标。”

Kokkoli教授与明尼苏达大学和约翰霍普金斯大学的同事使用小鼠模型来测试ssDNA纳米管在靶向胶质母细胞瘤的准确性。他们将纳米管注射到小鼠大脑半球的两侧：一侧是健康的，另一侧带有胶质母细胞瘤。研究人员观察到肿瘤附着在纳米管上，但健康大脑中没有这种情况，这证明新疗法伤害健康细胞的可能性很小。该团队还将纳米管注入小鼠尾巴的静脉中并得到相同的结果，表明纳米管成功穿过啮齿动物的身体并穿过BBB。

完全手术切除胶质母细胞瘤是不可能的，切除后会留下胶质母细胞瘤细胞的痕迹，导致复发。这就是为什么在手术后进行化疗是标准护理的原因。作为研究的一部分，Kokkoli教授的团队评估了纳米管作为化疗药物多柔比星的递送载体。再次使用小鼠模型，他们在小鼠大脑的一侧注射了胶质母细胞瘤细胞，以模拟肿瘤切除后剩余的残留肿瘤细胞。并在注射后，植入了一个微型输液泵，以在测试对象的大脑中进行不同的治疗（一些小鼠接受了空的纳米管，而另一些小鼠则在大脑中或通过DNA纳米管自由接受了阿霉素）。

两周后停止治疗，并监测小鼠约一个半月。通过纳米管接受阿霉素的小鼠的存活率有所提高（在研究结束时，仍有一半存活）。更重要的是，在接受游离阿霉素的小鼠在肝脏和脾脏中显示出了毒性迹象。相比之下，使用纳米管递送阿霉素的小鼠的脾脏和肝脏组织中没有明显的发现。

Kokkoli教授说：“我们的研究结果表明，ssDNA纳米管是一种很有前景的治疗工具，可以靶向胶质母细胞瘤并为脑肿瘤提供治疗。”

参考文献

Michael A. Harris et al, ssDNA nanotubes for selective targeting of glioblastoma and delivery of doxorubicin for enhanced survival, Science Advances (2021). DOI: 10.1126/sciadv.abl5872

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