DNA纳米转运蛋白治疗癌症

来自蒙特利尔大学的一组加拿大研究人员设计并验证了一类由DNA制成的新型药物转运蛋白，这种DNA比人类头发小20，000倍，可以改善癌症和其他疾病的治疗方式。

在Nature Communications上的一项新研究中报道，这些分子转运蛋白可以通过化学编程来提供最佳浓度的药物，使它们比当前的方法更有效。

始终保持最佳剂量：医疗挑战

成功治疗疾病的关键方法之一是在整个治疗过程中提供和维持治疗药物剂量。次优的治疗暴露会降低效率，通常会导致耐药性，而过度暴露会增加副作用。

保持血液中药物的最佳浓度仍然是现代医学的主要挑战。由于大多数药物会快速降解，患者被迫(并且经常忘记)定期服用多次剂量。由于每个患者都有不同的药代动力学特征，因此其血液中药物的浓度差异很大。

观察到只有约50%的癌症患者在某些化疗期间获得最佳药物剂量，UdeM化学副教授Alexis Vallée-Bélisle，生物启发纳米技术专家，开始探索生物系统如何控制和维持生物分子的浓度。

“我们发现生物体采用蛋白质转运蛋白，这些转运蛋白被编程为维持甲状腺激素等关键分子的精确浓度，并且这些转运蛋白与其分子之间相互作用的强度决定了游离分子的精确浓度，”他说。

这个简单的想法促使加拿大生物工程和生物纳米技术研究Vallé-Belisle和他的研究团队开发了人造药物转运蛋白，模仿在治疗期间保持药物精确浓度的自然效果。

该研究的第一作者UdeM博士生Arnaud Desrosiers最初确定并开发了两种DNA转运蛋白：一种用于奎宁，一种抗疟药，另一种用于治疗乳腺癌和白血病的常用药物阿霉素。

然后，他证明这些人工转运蛋白可以很容易地编程以输送和维持任何特定浓度的药物。

“更有趣的是，我们还发现这些纳米转运蛋白也可以用作药物储存库，以延长药物的作用并在治疗期间最小化其剂量，”Desrosiers说。

“这些纳米转运蛋白的另一个令人印象深刻的特征，”他补充说，“是它们可以被引导到最需要药物的身体特定部位 - 原则上，应该减少大多数副作用。

纳米治疗小鼠：降低心脏毒性

为了证明这些纳米转运蛋白的有效性，研究人员与法国波尔多大学的药剂师Jeanne Leblond-Chain合作;Luc DesGroseillers，UdeM的生物化学家;UdeM的病理学家Jérémie Berdugo;席琳·菲塞特，蒙特利尔心脏研究所的药剂师;以及UdeM附属Maisonneuve-Rosemont医院的临床生物化学家Vincent De Guire。

使用为阿霉素开发的新型药物转运蛋白，研究小组证明，特定的药物转运蛋白配方允许阿霉素维持在血液中，并大大减少其向心脏，肺和胰腺等关键器官的扩散。

在用该制剂治疗的小鼠中，阿霉素在血液中的维持时间延长了18倍，心脏毒性也降低了，使小鼠保持健康，如其正常体重增加所证明的那样。

“我们的纳米转运蛋白的另一个重要特性是它们的高通用性，”Vallée-Bélisle说。

“目前，我们已经证明了这些纳米转运蛋白对两种不同药物的工作原理。但由于DNA和蛋白质化学的高度可编程性，人们现在可以设计这些转运蛋白来精确地输送各种苏雷亚分子。

而且，他补充说，“此外，这些转运蛋白还可以与人类设计的脂质细胞转运蛋白相结合，这些转运蛋白现在被用于以不同的速率输送药物。

血癌的临床研究?

研究人员现在渴望验证他们发现的临床效率。因为

他们认为，他们的阿霉素纳米转运蛋白被编程为以最佳方式维持血液循环中的药物，可以治疗血癌。

“我们设想也可以开发类似的纳米转运蛋白，以将药物输送到身体的其他特定位置，并最大限度地提高药物在肿瘤部位的存在，”Vallée-Bélisle说。“这将大大提高药物的效率，并减少其副作用。

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