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靠細胞膜“偽裝術” 納米載體“騙過”免疫系統

  有594人瀏覽   日期:2019-07-04

文章摘要: 組裝或合成的納米藥物載體,具有尺寸小、選擇性高、毒副作用小等特點,在負載藥物進行腫瘤治療方面起到了很好的臨床效果。然而,這種藥物載體在生物體內會受到免疫系統干預,往往會阻礙藥物在體內的輸送。......

  組裝或合成的納米藥物載體,具有尺寸小、選擇性高、毒副作用小等特點,在負載藥物進行腫瘤治療方面起到了很好的臨床效果。然而,這種藥物載體在生物體內會受到免疫系統干預,往往會阻礙藥物在體內的輸送。
 
  經過多年來的不斷探索,中國科學院化學研究所李峻柏課題組發展了一系列基于細胞膜“偽裝”的納米載體。該組裝體引入仿生偽裝理念,猶如身穿迷彩服隱身在草地里的“士兵”,能成功逃脫生物體內免疫系統的清除,顯著改善藥物分子在體內的遞送效率及腫瘤的光治療效果。
 
  近日,該課題組基于國內外相關研究領域的發展狀況,在《國家科學評論》上發表綜述文章,總結了細胞膜“偽裝”納米載體的研究進展,闡釋人工合成納米藥物載體與天然細胞膜相結合的優勢與重要性,展望了其在未來臨床醫學中的應用潛能。
 
  免疫系統屏障限制了藥物遞送效果
 
  磷脂是一種生物相容性好、毒性低的生物材料。長期以來,由磷脂形成的脂質體一直被醫藥界公認為優質的藥物載體和封裝材料,現已大量用于臨床醫學研究與疾病治療,尤其適用于高端的抗腫瘤藥物。但是,由于磷脂在生物體內易被酶水解,穩定性相對較差。
 
  為此,科研人員將納米技術與材料和生物醫學相結合,發展了一系列可用于生物體內藥物運輸的新型納米載體,主要包括合成或組裝的納米粒子或復合物,如介孔二氧化硅、金納米粒子、金納米棒以及有機聚合物納米粒子等,具有尺寸小、高效的藥物負載能力、功能性強、易與多種客體功能分子相結合等特點。
 
  免疫系統是生物體內天然的防御屏障,可識別外源入侵物,如病毒和細菌、微小生物等,執行免疫清除任務,以保障生命體正常運轉。事實上,上述這些新型納米藥物載體雖然集成諸多優點,但在生物體內輸送中同樣會面臨如何逃逸免疫系統阻礙的問題——它們如同入侵機體內的外源物,一旦進入生物體內便會引起“免疫應答反應”,體內各種生物屏障,如免疫清除、內皮組織黏附與滯留、器官淤積等因素,限制了對藥物的有效遞送,進而影響治療效果。
 
  該課題組專家舉例說,在臨床醫學中已有納米載體應用于封裝胰島素,由靜脈注射到血液內時,時常產生由免疫系統引起的藥阻現象,因此只能通過增大劑量的方式來提高治療效果,但由此會增加一些不良反應。又如,使用化療方法來治療癌癥病人時,藥阻現象更為明顯。若需要改善對病變部位的治療效果,只能提高藥物劑量增強治療效果,而過量的藥劑時常會引起病人臟器的損傷和后遺癥,如脫發、內臟功能紊亂等。
 
  因此,如何幫助納米載體逃脫機體的免疫清除,延長在生物體內的循環時間,已成科研人員的一個重點攻關方向。
 
  細胞膜表面抗體幫其“偽裝”
 
  生物體內的天然紅細胞可以越過血管屏障穿梭于血液組織之間,而不受免疫攻擊,課題組研究人員告訴科技日報記者:“這主要是由于紅細胞膜表面分布著大量的免疫識別抗體,容易通過免疫系統的識別”。那能否用血細胞膜“偽裝”納米藥物載體來改善在生物體內的輸運和循環呢?
 
  受此啟發,科研人員使用天然紅細胞膜包埋納米載體表面可以實現這一目標。首先將天然紅細胞膜分離囊泡化,再將其重構在納米載體表面,這種經過天然紅細胞膜“偽裝”合成或組裝的納米載體,繼承了天然紅細胞膜的外源復合載體,能輕松地“騙過”機體內免疫系統,順利通過免疫識別,從而延長了藥物在血液中的循環時間,提升藥物的給藥效率。
 
  “應用紅細胞膜‘偽裝’的納米載體,就如同身穿迷彩服隱身在草地里的‘士兵’,利用細胞膜表面大量分布的免疫識別抗體這一‘偽裝’,從而通過血液中免疫細胞的檢測,成功逃脫免疫系統的清除。”研究人員形象地解釋說。
 
  此外,進一步的研究發現,在細胞膜“偽裝”技術的幫助下,納米藥物載體不僅輕松地逃脫免疫清除,有助于其在血液里的循環時間,還能提高其生物相容性,降低在內臟器官中的富集和毒副作用。
 
  模仿多種細胞并“靶向”給藥
 
  自從天然細胞膜“偽裝”納米載體的這一設想提出以來,立即受到廣大科研人員的特別關注。事實上,研究細胞膜“偽裝”材料的出發點,是依靠病變體內的細胞膜來偽裝藥物載體,從而通過免疫系統的識別,達到治療的目的。那納米載體是否可根據功能的需要,來選擇相應的細胞膜進行“偽裝”,進行相關醫學研究呢?
 
  記者了解到,該研究團隊近幾年來基于紅細胞膜偽裝材料的研究,開發了一系列使用免疫細胞膜如白細胞、巨噬細胞、中性粒細胞等“偽裝”的納米藥物載體。“除此之外,腫瘤細胞、細菌同樣可以用來制備細胞膜偽裝的納米載體,利用腫瘤細胞和細菌膜表面的特性蛋白激活免疫系統,提高機體的抵抗和清除病源體的能力”。
 
  相對于傳統的納米載體,這些新型藥物載體在功能上更為多樣化,可用于探索血液凈化、藥物輸送、光動治療腫瘤等潛在應用研究,還能利用細胞膜上的特異性識別蛋白實現對病變部位的靶向給藥,以顯著提高病變部位的治療效果。
 
  其中在光動治療方面,該研究團隊通過外磁場引導,使紅細胞膜偽裝的負載光敏劑的磁性納米載體能夠高效富集在腫瘤部位,在光照下,原位產生的活性單線態氧能引發胞內毒素抑制腫瘤細胞的擴增與繁殖,而致使腫瘤組織的壞死,實現了提高治療效果的目的。
 
  目前,用天然紅細胞膜偽裝的納米藥物載體的研究還停留在實驗室研究階段,在實用上的突破還需要與材料和醫學領域的科研人員共同努力。其中技術難點之一就是健康新鮮的天然細胞膜的來源,以及提取及與藥物載體的共處理過程。由于這方面的研究剛剛起步,許多技術尚需完善。
 
  “不過可以預言的是,在未來醫學研究中,這種思想將會極大地啟發科研人員在治療某些壞損的組織和器官時,可利用機體正常的細胞重造受損組織,實現組織和器官的再生。”相關專家表示。
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