“對(duì)疾病的生物學(xué)基礎(chǔ)的了解越來越深，對(duì)特定基因在疾病中所發(fā)揮的作用的了解也越來越深，”麻省理工學(xué)院(MIT)醫(yī)學(xué)工程與科學(xué)研究所的副教授Daniel Anderson說，“問題是，我們?cè)趺礃尤ダ盟??！?/FONT>
Anderson 的實(shí)驗(yàn)室以及MIT的許多其他研究人員目前正在研究一種新的技術(shù)，用于遞送RNA和DNA從而治療各種疾病。癌癥是首要目標(biāo)，不過遞送遺傳物質(zhì)對(duì)于許多由缺陷基因?qū)е碌钠渌膊∫彩怯袔椭?，包括亨廷頓氏癥、血友病等?！拔覀冋J(rèn)為，有很多的基因只要我們能夠打開或者關(guān)閉它們，這是能夠帶來治療效果的?！?/FONT>
一個(gè)非常有前景的途徑就是RNA干擾(RNAi)，RNAi讓細(xì)胞可以對(duì)基因表達(dá)進(jìn)行精細(xì)的調(diào)控。在信使RNA將DNA的蛋白質(zhì)合成信號(hào)送出之前，被稱為 siRNA的RNA短鏈就會(huì)對(duì)信使RNA進(jìn)行攔截?？茖W(xué)家希望，通過合成他們所設(shè)計(jì)的siRNA并將之與特定基因靶定，他們將可以關(guān)閉那些致病的基因。
然而，由于在將siRNA安全地遞送至目標(biāo)組織并繞開其他組織方面存在的挑戰(zhàn)，RNAi的潛力目前還未變成現(xiàn)實(shí)。利用病毒作為載體是一個(gè)可能的解決方案，但是存在一些安全風(fēng)險(xiǎn)，因此科學(xué)家們現(xiàn)在正在研究合成運(yùn)載工具進(jìn)行遺傳物質(zhì)遞送。
Anderson的實(shí)驗(yàn)室正在開發(fā)一類叫做lipidoid的材料，這類材料由脂肪分子構(gòu)成，能夠封包并遞送siRNA鏈。研究已經(jīng)證實(shí)[1]，這些材料能夠有效地運(yùn)送RNA并使動(dòng)物的腫瘤縮小。MIT的研究人員目前正在對(duì)其進(jìn)行研發(fā)，以便用于人體實(shí)驗(yàn)。這些顆粒能夠一次性運(yùn)送許多RNA序列，從而讓研究者可以靶定多個(gè)基因。“許多的疾病，尤其是癌癥，都很復(fù)雜，可能需要關(guān)閉多個(gè)疾病，或者是在關(guān)閉一些基因的同時(shí)打開另一些基因?！盇nderson說。
Anderson還利用一種叫做“核酸折紙(nucleic-acid origami)”的技術(shù)將DNA或RNA折疊為合適的結(jié)構(gòu)，從而可以靶定癌癥細(xì)胞。核酸折紙技術(shù)是在最近幾年才發(fā)展起來的，這種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)某種結(jié)構(gòu)中每個(gè)原子定位的精確控制——這在其他類型的納米粒子中是很難實(shí)現(xiàn)的。
在2012年的一項(xiàng)小鼠實(shí)驗(yàn)中[2]，Anderson的研究證實(shí)，被葉酸標(biāo)記的折疊DNA納米顆?？梢栽诼殉舶┘?xì)胞表面積累，因?yàn)槁殉舶┘?xì)胞表面相比健康的細(xì)胞其表面會(huì)產(chǎn)生更多的葉酸受體。
多管齊下的治療方法
MIT科赫研究所(David H. Koch Institute)的Paula Hammond教授也在研發(fā)新的材料用于RNA以及其他傳統(tǒng)藥物的遞送。利用她的逐層組裝技術(shù)，她所構(gòu)建的納米粒子包含數(shù)層各種RNA，或者是RNA與化療藥物的組合。
這種多管齊下的攻擊方式讓研究人員可以設(shè)計(jì)出切斷腫瘤細(xì)胞任何可能的逃跑路線的治療方法?！拔覀儗?duì)利用RNAi技術(shù)摧毀癌細(xì)胞對(duì)抗化療的能力的組合療法非常感興趣?！盚ammond說。
Hammond目前在這個(gè)領(lǐng)域中的研究集中在腫瘤方面，但是這種技術(shù)也可以用于治療由感染導(dǎo)致的炎癥。她說，“RNAi技術(shù)非常模式化，一旦你了解了你需要影響的基因，你就可以瞄準(zhǔn)它們了?！?/FONT>
Hammond的實(shí)驗(yàn)室同時(shí)還研究用于醫(yī)療設(shè)備的涂層，這類涂層能夠釋放出有用的藥物、激素或者生長(zhǎng)因子。在一個(gè)髖關(guān)節(jié)植入物涂層項(xiàng)目中[3]，所用的涂層可以釋放出骨生長(zhǎng)因子。在一些動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，Hammond證實(shí)這些涂層促進(jìn)骨頭的自然生長(zhǎng)，加強(qiáng)髖關(guān)節(jié)植入物與機(jī)體自身骨頭之間的結(jié)合。如果這一成果可以轉(zhuǎn)化應(yīng)用至人類臨床，那么它將延長(zhǎng)髖關(guān)節(jié)植入物的使用年限，減少為了更換植入物而不得不進(jìn)行的外科手術(shù)的次數(shù)。
Hammond此外還研究可以促進(jìn)傷口愈合的材料，這些材料可以通過預(yù)定的方式釋放出生長(zhǎng)因子，她還研發(fā)一類超薄的透明涂層，用于在白內(nèi)障手術(shù)后釋放抗炎藥物。
藥物遞送與診斷
戴維•科赫研究所的Michael Cima教授和Robert Langer教授也是研究用于植入身體進(jìn)行藥物釋放或疾病診斷的納米級(jí)及微型設(shè)備的。
幾年前，Cima和Langer開始研究可植入芯片，通過體外無線控制的方式進(jìn)行體內(nèi)的藥物分散。在去年的臨床試驗(yàn)中[4]，對(duì)這種芯片進(jìn)行商用開發(fā)的公司在試驗(yàn)中證實(shí)，這種設(shè)備可以對(duì)骨質(zhì)疏松藥物—通常是通過注射給藥—進(jìn)行可靠而精確劑量的遞送。
對(duì)這種芯片進(jìn)行開發(fā)的公司是MicroCHIPS Inc.，該公司目前正在對(duì)設(shè)備進(jìn)行微縮開發(fā)，同時(shí)增加芯片上的藥物儲(chǔ)孔(去年用于臨床試驗(yàn)的樣品含有20個(gè)藥物儲(chǔ)孔)，這可以將設(shè)備的使用年限延長(zhǎng)至 30年。Cima表示，通過這種設(shè)計(jì)，可以讓芯片充當(dāng)人工腺體，依需要而釋放激素。
這種設(shè)備可以用于多種內(nèi)分泌疾病。“生長(zhǎng)、發(fā)育以及生育方面的疾病都是重要的、需求尚未得到滿足，或者很難實(shí)施治療的領(lǐng)域。”Cima說。
Cima還致力于研發(fā)診斷設(shè)備[5]，幫助監(jiān)測(cè)腫瘤對(duì)治療的反應(yīng)，或者檢測(cè)心臟病風(fēng)險(xiǎn)。他的策略是首先開發(fā)用于體外使用的測(cè)試—也就是從人體取樣后在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行檢測(cè)，然后再將感應(yīng)設(shè)備植入人體。這些診斷設(shè)備可以在進(jìn)行某項(xiàng)醫(yī)學(xué)程序時(shí)順帶植入至人體。
例如，當(dāng)某人被懷疑患有癌癥時(shí)，他需要進(jìn)行活組織檢查。Cima現(xiàn)在正在開發(fā)的設(shè)備就可以在進(jìn)行活組織檢查的時(shí)候植入到腫瘤部位，利用該設(shè)備可以對(duì)氧或酸的水平進(jìn)行檢測(cè)—這是確定疾病療法以及反映療效的兩項(xiàng)重要信息。
Cima還開發(fā)了另一種利用磁性納米粒子的傳感器[6]。這種傳感器封裝在一個(gè)8mm的盤子中，植入到皮膚下可以檢測(cè)心臟病發(fā)作時(shí)釋放的三種蛋白質(zhì)。因?yàn)樾赝炊朐旱幕颊叨紩?huì)進(jìn)行這幾種蛋白質(zhì)的檢查，但是由于這些蛋白質(zhì)是在不同時(shí)間分泌的，檢查結(jié)果含有不確定性。這種傳感器可以通過磁共振成像查看結(jié)果，植入到高心臟病風(fēng)險(xiǎn)的患者體內(nèi)后，可以幫助醫(yī)生更容易進(jìn)行病情診斷。
Cima說，他所有的項(xiàng)目都是基于改善患者醫(yī)療條件的愿望而開展的?！拔覀冏鲞@些事情是因?yàn)槲覀兛梢蚤_發(fā)一些很酷的技術(shù)，不過更重要的是，我們這樣做是因?yàn)榕R床上的需求。”
