癌症：「智能藥物輸送」即將推出

新研究為將抗癌藥物輸送到腫瘤中鋪平了路線，具有前所未有的精確度。

新的「智能藥物輸送」系統使用的納米膠囊只有在以正確的順序遇到兩個腫瘤信號時才會釋放藥物負荷。

「原理論證」 論文 - 現在發表在「 化學科學 」雜誌上- 描述了該系統如何成功地響應腫瘤內部發生的兩種情況的順序。

第一個條件是酸度超過特定閾值，第二個條件是存在一種叫做谷胱甘肽的物質，其水準在某些類型的腫瘤中更高。

滿足這兩個條件 - 按照這個確切的順序 - 告知納米膠囊它正在進入「多階段腫瘤微環境」，導致它釋放其藥物負荷。如果它隻滿足一個條件，或者以相反的順序滿足它們，它就不會釋放藥物。

高級研究作者，上海華東理工大學化學教授朱偉紅及其團隊首先在實驗室細胞中測試該系統，然後在活體老鼠中測試該系統。

"新一代藥物"

納米膠囊釋放出獨特的熒遊標記物 - 一種符合第一種情況，另一種是滿足第二種情況時的不同熒遊標記物 - 這意味著藥物輸送的進展可以在發生時準確地進行。

這開啟了將系統用作「智能熒光感測器」以進行更準確診斷的可能性。

朱教授表示，他和他的同事們認為，這項研究將導致「新一代藥物」的出現，這些藥物可以通過編程以合理的方式響應特定的刺激。

他們的新系統將藥物遞送到另一個水準的原因之一是因為它使用「基於序列的AND邏輯」而不是OR邏輯來觸發藥物釋放。

使用OR邏輯的遞送系統在滿足其編程響應的任一條件時釋放藥物。

另一方面，使用基於序列的AND邏輯，系統僅在正確順序滿足兩個條件時才釋放藥物。

科學家們認為，這種方法可以更好地保護藥物免受「破壞性環境和不良反應」的影響，並確保在需要時更準確地觸發釋放。

怎麼運行的

儘管將藥物遞送系統描述為「包封藥物負載的納米膠囊」是方便的，但這並不嚴格如何起作用。

該系統實際上包括由三部分組成的長分子。第一個發出熒光信號，第二個是「前葯」，第三個是長「聚合物尾」。前葯在釋放時代謝成抗癌藥物。

它對pH或酸度的變化「超敏感地」響應。當它從血液（酸度較低）移動到腫瘤環境（酸度較高）時，它會感知到pH的下降。

當pH高於設定的閾值時，長分子形成稱為「膠束」的形狀。這類似於球體，外側的所有聚合物尾部和中心的熒光單元。在該形成中，抑製了熒光信號。

但是當膠束進入pH低於某一閾值的環境時，形成就會消失，長分子就會鬆散。

首先發生的是熒光信號不再被抑製並且可以被檢測到。它表明符合AND邏輯的第一個條件（pH值下降）。

釋放長分子允許第二種情況在遇到時產生影響。在這種情況下，暴露於谷胱甘肽會切斷長分子和前葯之間的聯繫。一旦啟動，前葯就可以自由地代謝成活性抗癌藥物。

兩個熒光信號

失去前葯意味著長分子變短，導致熒光信號的「顏色」或波長髮生變化 - 仍在發射 - 「從綠色變為紫紅色」。這表示以正確的順序滿足AND邏輯的第二個條件。

作者指出，這種雙波長熒光使該系統「適合進行實時三維生物成像」，這可以成為「精確疾病診斷的強大工具，特別是對於可疑病變」。

當團隊在細胞和活體小鼠中測試該系統時，發現它表現出「優異的多階段腫瘤靶向能力」。在小鼠中，它還顯示「抗腫瘤活性顯著增強[...]幾乎根除腫瘤。」

「這種邏輯感納米探針為開發用於精確可編程藥物輸送系統的體內智能生物感測探針提供了原型。」