米粒子在人類腦癌細胞釋放微小核糖核酸（miRMA亮藍色）
Credit: YuanRui, Johns Hopkins
約翰·霍普金斯大學醫學院（Johns Hopkins School of Medicine）的科學家們在「概念驗證性」研究中表示，他們已經成功地製造出裝有編碼基因 miRNA 的納米包裹，來治療至植入小鼠體內的人類腦腫瘤。這種超小容器中盛放的物質靶向癌症乾細胞，癌症乾細胞是產生無數後代的癌症細胞「種子」，還是消除大腦惡性細胞的無情障礙物。
該實驗結果在線發表在6月21日的 Nano Letters上。
「就遺傳構成而言，腦癌是最為人所了解的癌症之一。但是我們尚未開發出一款好的治療方案來對付它，」約翰霍普金斯大學醫學院的John Laterra教授說道：「其中的主要障礙就是癌症乾細胞的復原力和血腦屏障。」
血液進入大腦前，要經過一系列血管的過濾，這些血管對大腦起到了保護屏障的作用。然而這種血腦屏障會阻斷靶向癌症乾細胞的藥物分子進入大腦，而這些藥物分子有徹底改變腦癌治療的潛力。Laterra說道。
約翰·霍普金斯大學醫學院的 Jordan Green 表示：「為了讓腦癌治療方法現代化，我們需要繞過血腦屏障的技術和工具，使敏感的基因藥物能被安全有效地直接輸送入腫瘤，而不破壞正常組織。」 「一個典型的例子就是膠質母細胞瘤。」Green 說。它通常需要反覆手術來進行治療，醫生能清除掉他們看得見的腦瘤組織，但可惜的是，惡性腫瘤通常恢復得非常迅速。大多數膠質母細胞瘤患者在確診後存活時間不到兩年。
長期以來，科學家一直懷疑癌症乾細胞是驅動癌症複發和擴散的根源。這些乾細胞會產生其他癌細胞，如果它們躲過了外科醫生的手術刀，就可能導致全新的腫瘤出現。
Laterra 和 Green 設計出一種有效的方法，他們將超小的 miRNA 包裝入已成形的腦瘤中。 miRNA 靶向腦癌乾細胞，阻止它維持腫瘤生長、傳播的能力。 這種包裹採用生物可降解塑料製成，它類似於手術縫合材料，可隨時間降解。它大約是人類頭髮的千分之一大小，具有細胞用來交流的天然成分的典型形狀和大小。當癌細胞吞噬包裹時，包裹分裂並釋放 miRNA 的「有效負載」，尤其靶向需要 miRNA 作用的地方。
納米包裹中的 miRNA 會特異性地結合兩個基因的 RNA 信使基因： HMGA1和 DNMT，這兩個基因共同起作用，調節細胞中的基因表達程式。
當 miRNA 與這些 mRNAs 結合後，可以阻斷它們製造蛋白質的能力，並關閉癌細胞的乾細胞特徵程式。當癌細胞沒有了乾細胞的特點，他們會進一步分化，失去傳播腫瘤的能力，並有可能更容易受到藥物和輻射的影響。
霍普金斯的科學家們將人類膠質母細胞瘤細胞植入18隻小鼠體內。為了模仿臨床治療中的挑戰，科學家們等待了45天后才開始進行治療實驗，這是為了確信腫瘤已經形成良好的形態。
試驗中將納米包裹直接注射入腦瘤中，一半的小鼠接受包含活性miRNA的納米包裹（實驗組），另一半接受非活性的納米包（對照組）。為了研究這些納米包裹的獨立效果，實驗室用的是沒有免疫系統T細胞的小鼠。
對於對照組的9隻小鼠，兩個月內有5隻死亡，剩餘的4只在90天內死亡。實驗組的9隻小鼠中，有3只存活80天，剩餘6只存活長達133天。而133天的這6隻最後被施行了人道安樂死，然後研究人員分離出小鼠的大腦，以確認是否還存在腫瘤。
對照組中所有小鼠死亡時大腦中都存在腫瘤，存活133天的6隻中，死亡時有兩隻大腦中存在小腫瘤，另外四隻腦內沒有腫瘤。
Green 表示，許多基因藥物都隻靶向與單個基因。而霍普金斯小組設計的這種納米顆粒可以封裝多種類型的miRMA，以作用於多個基因網路。
「當腦癌乾細胞吸收納米顆粒並轉化為非乾細胞狀態時，臨床醫生便可趁機進行輻射或藥物治療，來殺死這些脆弱的細胞。」Laterra 說道。
Green說，還有別的研究團隊在用脂質材料開發 miRNA 包裹，一些標準的化療是通過脂質體來進行給葯的。
在 Green 和 Laterra 的試驗中，納米顆粒之所以能滲透整個腫瘤，是因為嚙齒動物的大腦很小。他們表示，人的大腦較大，可能需要泵和導管來彙集大腦中的納米顆粒。
約翰·霍普金斯大學的團隊正在努力擴大納米顆粒的研發，並在申請人體臨床試驗之前，使其穩定性和品質符合標準規定。
該研究小組已就該研究中使用的部分技術申請了專利。
來源：約翰·霍普金斯大學醫學院
翻譯：卓思琪
審校：阿金
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