新型铁纳米材料在不损伤健康组织的情况下消灭癌细胞

Source: Hacker News

引言

一种基于铁的纳米疗法通过在肿瘤内部释放双重毒性氧反应，摧毁癌细胞。在小鼠实验中，它能够在不损伤健康组织或产生副作用的情况下，彻底消除乳腺癌。图片来源：Shutterstock

俄勒冈州立大学的研究人员研发了一种旨在从内部摧毁癌细胞的纳米材料。该材料进入肿瘤细胞后会激活两种独立的化学反应，使细胞受到过度的氧化应激，而周围的健康组织则保持完整。该工作由 OSU 药学院的 Oleh Taratula、Olena Taratula 和 Chao Wang 主导，已发表在 Advanced Functional Materials 上。

推进化学动力疗法

这一发现强化了日益壮大的化学动力疗法（CDT）领域。该新兴的癌症治疗策略利用肿瘤内部独特的化学环境。与正常组织相比，癌细胞往往更酸性，并且含有更高水平的过氧化氢。

传统的 CDT 利用这些肿瘤特性触发羟基自由基的生成，羟基自由基是由氧和氢组成的高度活性分子，拥有未配对电子。这类活性氧种（ROS）通过氧化作用损伤细胞，剥夺脂质、蛋白质和 DNA 等关键组分的电子。

更近的 CDT 方法也成功在肿瘤内部产生单线态氧。单线态氧是另一种活性氧种，其名称来源于其单一的电子自旋状态，而非空气中更稳定的氧分子所具有的三种自旋状态。

克服现有 CDT 试剂的局限

“然而，现有的 CDT 试剂存在局限，” Oleh Taratula 说。“它们只能高效产生羟基自由基或单线态氧中的一种，且往往缺乏足够的催化活性来维持强大的活性氧种生成。因此，临床前研究通常只能显示部分肿瘤缩小，难以获得持久的治疗效益。”

为了解决这些问题，团队研发了一种基于铁金属有机框架（MOF）的新型 CDT 纳米剂。该结构能够同时产生羟基自由基和单线态氧，提升了抗癌潜力。实验表明，该 MOF 对多种癌细胞系具有强毒性，而对非癌细胞的伤害极小。

小鼠中实现肿瘤完全消退

“当我们在携带人类乳腺癌细胞的小鼠体内系统性给药时，纳米剂能够高效聚集于肿瘤部位，强力产生活性氧种，并在无不良反应的情况下彻底根除癌症，” Olena Taratula 说。“我们观察到肿瘤完全消退且长期防止复发，且未出现任何系统性毒性。”

在这些临床前实验中，肿瘤完全消失且未再出现，动物也没有表现出有害的副作用迹象。

向更广泛的癌症治疗迈进

在进入人体试验之前，研究人员计划在更多癌症类型（包括侵袭性胰腺癌）中测试该疗法，以确定其是否能够在广泛的肿瘤中发挥效用。

研究贡献者与资助

• 贡献者： Kongbrailatpam Shitaljit Sharma、Yoon Tae Goo、Vladislav Grigoriev、Constanze Raitmayr、Ana Paula Mesquita Souza、Manali Parag Phawde（俄勒冈州立大学）
• 资助机构： 美国国立卫生研究院（NIH）国家癌症研究所；尤妮斯·肯尼迪·施赖弗国家儿童健康与人类发展研究所。