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新型纳米凝胶能阻断癌细胞耐药基因

在癌症初期,化疗通常能缩小肿瘤,但如果癌细胞产生了耐药性,肿瘤还会再次长大。最近,美国麻省理工学院开发出一种新型纳米凝胶,能帮助阻断造成耐药性的基因,然后再次进行化疗,攻击那些已被“解除武装”的肿瘤。 


这种材料由嵌在水凝胶中的金纳米粒子构成,金纳米粒子外面涂有一层DNA链,其序列与MRP1信使RNA(mRNA)的序列互补,mRNA负责把DNA指令传递到其他细胞。凝胶可以注射或植入肿瘤,植入后会覆盖在肿瘤细胞外。这种局部注入的方式会保护粒子不被分解,还能长期缓释药物。


MRP1基因是诸多能帮肿瘤细胞对化疗药物产生耐药性的基因之一。MRP1编码蛋白就像个泵一样,从肿瘤细胞中清除抗癌药,使之无法发挥效力。这种“泵”对多种药均有效,包括常用的抗癌药阿霉素,但对5-氟尿嘧啶是无效的。


研究人员把纳米粒子外面的DNA链称为“纳米信标”,它们折叠成一种像发卷似的结构。在癌细胞中,当DNA遇到了与其匹配的mRNA序列时,会阻止它产生更多的MRP1蛋白分子,同时折叠的DNA链打开,释放出其中的5-氟尿嘧啶。当MRP1蛋白不再产生时,药物就会攻击肿瘤细胞的DNA。


“在癌症治疗中,耐药性是一个巨大障碍,也是化疗在许多情况下效果不好的原因。”论文第一作者、MIT医学工程与科学学院(IMES)博士后乔·康德说,“当我们使基因沉默后,细胞就失去耐药性,此时释放出药物就能再次发挥功效。”


研究人员在人乳腺肿瘤的小鼠身上进行实验,用纳米凝胶来阻断多药耐药蛋白MRP1基因,能使MRP1基因沉默长达两周,并持续释放化疗药物5-氟尿嘧啶,使肿瘤缩小了90%。


在感知MRP1蛋白和释放5-氟尿嘧啶时,这种材料会发出不同波长的荧光,让研究人员能看到细胞内部发生了什么。所以它还能用于诊断,如探测肿瘤细胞中特定的癌症相关基因是否被激活。


研究人员指出,这种方法还可用于释放任意种类的药物,或用于阻断任何癌症相关基因。“你可以瞄准任何基因标记来释放药物,不一定和耐药性路径相关。这是一种通用的双重治疗平台。”


论文高级作者、IMES研究员兼哈佛大学副教授娜塔莉·阿蒂斯说。目前,他们正用此方法来使刺激胃部肿瘤转移到肺部的基因沉默。


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