微小的粒子可以幫助對抗腦癌

多形性膠質母細胞瘤是一種腦瘤，是最難治療的癌症之一。只有少數藥物被批準用於治療膠質母細胞瘤，診斷患有該疾病的患者的平均預期壽命少於15個月。

麻省理工學院的研究人員現在已經設計出了一種新的藥物遞送納米顆粒，可以提供更好的方法來治療膠質母細胞瘤。攜帶兩種不同藥物的顆粒被設計成可以容易地穿過血腦屏障並直接與腫瘤細胞結合。一種藥物會破壞腫瘤細胞的DNA，而另一種藥物會干擾系統細胞通常用於修復這種損傷。

在對老鼠的研究中，研究人員表明，這些微粒可以縮小腫瘤並防止它們長回。

「這裡獨一無二的是，我們不僅能夠使用這種機制非常有效地穿越血腦屏障並靶向腫瘤，而且我們正在使用它來提供這種獨特的藥物組合，」Paula Hammond說，David H. Koch工程學教授，麻省理工學院化學工程系主任，麻省理工學院科赫綜合癌症研究所的成員。

Hammond和Scott Floyd，前科赫研究所臨床研究員，現在是杜克大學醫學院放射腫瘤學副教授，是該論文的高級作者，該論文出現在Nature Communications。該論文的第一作者是科赫研究所研究科學家弗雷德林。

針對大腦

本研究中使用的納米粒子基於最初由哈蒙德和麻省理工學院前研究生Stephen Morton設計的粒子，他也是該論文的作者。這些被稱為脂質體的球形液滴可以在其核心中攜帶一種藥物，而在脂肪外殼中攜帶另一種藥物。

為了適應顆粒治療腦腫瘤，研究人員必須想出一種方法讓它們穿過血腦屏障，將腦與循環血分開，並防止大分子進入大腦。

研究人員發現，如果他們用稱為轉鐵蛋白的蛋白質包裹脂質體，那麼這些顆粒就可以毫無困難地通過血腦屏障。此外，轉鐵蛋白還與腫瘤細胞表面上發現的蛋白質結合，使顆粒直接積聚在腫瘤部位，同時避免健康的腦細胞。

這種有針對性的方法可以輸送大劑量的化療藥物，如果注射到全身，可能產生不良副作用。替莫唑胺通常是給予膠質母細胞瘤患者的第一種化療藥物，可引起青腫，噁心和虛弱等副作用。

在Floyd和Yaffe之前關於腫瘤DNA損傷反應的研究基礎上，研究人員將替莫唑胺包裝到了脂質體的內核中，並在外殼中嵌入了一種名為bromodomain抑製劑的實驗藥物。據認為，溴結構域抑製劑會干擾細胞修復DNA損傷的能力。通過將這兩種藥物結合起來，研究人員創造了一個一舉兩得的效果，首先會破壞腫瘤細胞的DNA修復機制，然後在防禦力下降時對細胞的DNA發起攻擊。

研究人員測試了膠質母細胞瘤腫瘤小鼠中的納米顆粒，並顯示納米顆粒到達腫瘤部位後，顆粒的外層降解，釋放溴結構域抑製劑JQ-1。約24小時後，替莫唑胺從顆粒核心釋放。

研究人員的實驗表明，塗敷有轉鐵蛋白的藥物遞送納米粒子在收縮腫瘤方面比未塗覆的納米粒子或替莫唑胺和JQ-1自身注射到血液中更有效。用轉鐵蛋白包被的納米顆粒處理的小鼠存活兩倍於接受其它處理的小鼠的存活時間。

「這是另一個例子，納米顆粒傳遞與涉及DNA損傷反應的藥物的組合可成功用於治療癌症，」David H. Koch科學教授兼科赫研究所成員Michael Yaffe說。也是該論文的作者。

新療法

在小鼠研究中，研究人員發現用靶向納米顆粒治療的動物對通常受替莫唑胺損傷的血細胞和其他組織的損傷小得多。顆粒也被稱為聚乙二醇（PEG）的聚合物包覆，這有助於保護顆粒免於被免疫系統檢測和分解。PEG和脂質體的所有其他組分已經FDA批準用於人類。

「我們的目標是通過在脂質體中使用簡單的，已經被批準的合成組分來容易地翻譯某些東西，」Lam說。「這確實是一個概念驗證研究[顯示]我們可以在整個血腦屏障上使用靶向納米顆粒系統提供新型組合療法。」

本研究中使用的bromodomain抑製劑JQ-1可能不太適合人類使用，因為其半衰期太短，但其他溴結構域抑製劑目前正在臨床試驗中。

研究人員預計這種類型的納米粒子傳遞也可以與其他癌症藥物一起使用，包括許多從未接受過針對膠質母細胞瘤的嘗試，因為它們不能穿過血腦屏障。

「因為我們可以在腦腫瘤中使用這麼短的藥物清單，這將使我們能夠在腦腫瘤中使用一些更常見的化療方案，這將是一個真正的改變遊戲規則的方法，」Floyd說。「如果我們能夠通過像這樣的工具在血腦屏障上工作，讓他們到正確的位置，也許我們可以找到更多標準化療藥物的功效。」