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中国科学院研究人员发明了智能抗肿瘤DNA纳米机器人

发布时间:2021-02-17 21:46:39

来源:北部热线网

几天前,中国科学院国家纳米科学中心和亚利桑那州立大学(ASU)中国科学家团队在自然生物技术杂志上发表了这一研究成果。研究人员利用DNA折纸技术制造了世界上第一个智能抗癌纳米机器人,它可以找到血管养活肿瘤本身,然后释放药物来制造血栓阻塞血管,从而饿死。它在动物实验中显示出良好的有效性和安全性。2018年2月12日,网络版。DOI:10.1038/nbt.4071)。

然而,癌细胞头上的广告词有了变化:它们不产生营养物质,只产生营养载体,而且癌细胞疯狂增殖以提供氧气和能量,当然是血管。阻断供应实体肿瘤的血管,从而使癌细胞挨饿,一直是科学家们努力的方向。例如,在肝癌治疗中常用的TACE(TACE)是针对为肿瘤提供血液的肝动脉的,但这种方法也面临着不够准确和有很多副作用的问题。

肿瘤生长需要大量的血管来提供营养,阻断肿瘤血供至死亡一直是肿瘤的学术研究方向之一。由DNA折纸技术制成的纳米机器人携带四种凝血酶,然后将其卷入空心管,将凝血酶分子包裹在试管中,使其安全到达肿瘤并起到阻断作用。纳米机器人的尺寸只有90x60x2nm。纳米机器人的外部携带多条固定链(快速链)DNA片段,使纳米机器人能够特异识别肿瘤血管内皮细胞中的高表达核蛋白,并与其结合,实现肿瘤血管的智能化和精确定位。

当纳米机器人注入人体后,只要目标被发现,它就会自动展开并释放船上的凝血酶,凝血会召唤血小板、纤维蛋白等,形成巨大的血栓,在几个小时内阻断肿瘤血管,而被切断的肿瘤组织只会饿死。

研究人员对黑色素瘤、乳腺癌、卵巢癌和肺癌进行了动物实验,发现纳米机器人擅长于此。在治疗黑色素瘤模型小鼠时,8只小鼠中有3只完全消失,小鼠的总体中位生存期从20.5天增加到45天,没有发生转移。对于肿瘤血管相对较少的卵巢癌、肺癌和乳腺癌,纳米机器人注射也能有效抑制肿瘤的生长和转移。

由于纳米机器人是由DNA分子制成的,它不是免疫系统的病原体,因此在小鼠实验中没有明显的炎症反应。在类似人体解剖和生理特征的巴马小型猪模型上的实验也表明,注射纳米机器人后,模型猪体内没有血栓相关的不良反应,凝血相关指标也没有明显变化。因此,纳米机器人的安全性是可以接受的。

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