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(diǎn)，在負(fù)載藥物進(jìn)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(nèi)會受到免疫系統(tǒng)干預(yù)，往往會阻礙藥物在體內(nèi)的輸送。
經(jīng)過多年來的不斷探索，中國科學(xué)院化學(xué)研究所李峻柏課題組發(fā)展了一系列基于細(xì)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(nèi)免疫系統(tǒng)的清除，顯著改善藥物分子在體內(nèi)的遞送效率及腫瘤的光治療效果。
近日，該課題組基于國內(nèi)外相關(guān)研究領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r，在《國家科學(xué)評論》上發(fā)表綜述文章，總結(jié)了細(xì)胞膜“偽裝”納米載體的研究進(jìn)展，闡釋人工合成納米藥物載體與天然細(xì)胞膜相結(jié)合的優(yōu)勢與重要性，展望了其在未來臨床醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用潛能。
免疫系統(tǒng)屏障限制了藥物遞送效果
磷脂是一種生物相容性好、**低的生物材料。長期以來，由磷脂形成的脂質(zhì)體一直被醫(yī)藥界公認(rèn)為優(yōu)質(zhì)的藥物載體和封裝材料，現(xiàn)已大量用于臨床醫(yī)學(xué)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(nèi)易被酶水解，穩(wěn)定性相對較差。
為此，科研人員將納米技術(shù)與材料和生物醫(yī)學(xué)相結(jié)合，發(fā)展了一系列可用于生物體內(nèi)藥物運(yùn)輸?shù)男滦图{米載體，主要包括合成或組裝的納米粒子或復(fù)合物，如介孔二氧化硅、金納米粒子、金納米棒以及有機(jī)聚合物納米粒子等，具有尺寸小、高效的藥物負(fù)載能力、功能性強(qiáng)、易與多種客體功能分子相結(jié)合等特點(diǎn)。
免疫系統(tǒng)是生物體內(nèi)天然的防御屏障，可識別外源入侵物，如病毒和細(xì)菌、微小生物等，執(zhí)行免疫清除任務(wù)，以保障生命體正常運(yùn)轉(zhuǎn)。事實(shí)上，上述這些新型納米藥物載體雖然集成諸多優(yōu)點(diǎn)，但在生物體內(nèi)輸送中同樣會面臨如何逃逸免疫系統(tǒng)阻礙的問題——它們?nèi)缤肭謾C(jī)體內(nèi)的外源物，一旦進(jìn)入生物體內(nèi)便會引起“免疫應(yīng)答反應(yīng)”，體內(nèi)各種生物屏障，如免疫清除、內(nèi)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(jìn)而影響治療效果。
該課題組專家舉例說，在臨床醫(yī)學(xué)中已有納米載體應(yīng)用于封裝胰島素，由靜脈注射到血液內(nèi)時，時常產(chǎn)生由免疫系統(tǒng)引起的藥阻現(xiàn)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(yīng)。又如，使用化療方法來治療癌癥病人時，藥阻現(xiàn)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(qiáng)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(fā)、內(nèi)臟功能紊亂等。
因此，如何幫助納米載體逃脫機(jī)體的免疫清除，延長在生物體內(nèi)的循環(huán)時間，已成科研人員的一個重點(diǎn)攻關(guān)方向。
細(xì)胞膜表面抗體幫其“偽裝”
生物體內(nèi)的天然紅細(xì)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(xì)胞膜表面分布著大量的免疫識別抗體，容易通過免疫系統(tǒng)的識別”。那能否用血細(xì)胞膜“偽裝”納米藥物載體來改善在生物體內(nèi)的輸運(yùn)和循環(huán)呢？
受此啟發(fā)，科研人員使用天然紅細(xì)胞膜包埋納米載體表面可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。首先將天然紅細(xì)胞膜分離囊泡化，再將其重構(gòu)在納米載體表面，這種經(jīng)過天然紅細(xì)胞膜“偽裝”合成或組裝的納米載體，繼承了天然紅細(xì)胞膜的外源復(fù)合載體，能輕松地“騙過”機(jī)體內(nèi)免疫系統(tǒng)，順利通過免疫識別，從而延長了藥物在血液中的循環(huán)時間，提升藥物的給藥效率。
“應(yīng)用紅細(xì)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(xì)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(xì)胞的檢測，成功逃脫免疫系統(tǒng)的清除。”研究人員形象地解釋說。
此外，進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，在細(xì)胞膜“偽裝”技術(shù)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(huán)時間，還能提高其生物相容性，降低在內(nèi)臟器官中的富集和毒副作用。
模仿多種細(xì)胞并“靶向”給藥
自從天然細(xì)胞膜“偽裝”納米載體的這一設(shè)想提出以來，立即受到廣大科研人員的特別關(guān)注。事實(shí)上，研究細(xì)胞膜“偽裝”材料的出發(fā)點(diǎn)，是依靠病變體內(nèi)的細(xì)胞膜來偽裝藥物載體，從而通過免疫系統(tǒng)的識別，達(dá)到治療的目的。那納米載體是否可根據(jù)功能的需要，來選擇相應(yīng)的細(xì)胞膜進(jìn)行“偽裝”，進(jìn)行相關(guān)醫(yī)學(xué)研究呢？
記者了解到，該研究團(tuán)隊近幾年來基于紅細(xì)胞膜偽裝材料的研究，開發(fā)了一系列使用免疫細(xì)胞膜如白細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等“偽裝”的納米藥物載體。“除此之外，腫瘤細(xì)胞、細(xì)菌同樣可以用來制備細(xì)胞膜偽裝的納米載體，利用腫瘤細(xì)胞和細(xì)菌膜表面的特性蛋白激活免疫系統(tǒng)，提高機(jī)體的抵抗和清除病源體的能力”。
相對于傳統(tǒng)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(yīng)用研究，還能利用細(xì)胞膜上的特異性識別蛋白實(shí)現(xiàn)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(tuán)隊通過外磁場引導(dǎo)，使紅細(xì)胞膜偽裝的負(fù)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(chǎn)生的活性單線態(tài)氧能引發(fā)胞內(nèi)毒素抑制腫瘤細(xì)胞的擴(kuò)增與繁殖，而致使腫瘤組織的壞死，實(shí)現(xiàn)了提高治療效果的目的。
目前，用天然紅細(xì)胞膜偽裝的納米藥物載體的研究還停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段，在實(shí)用上的突破還需要與材料和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的科研人員共同努力。其中技術(shù)難點(diǎn)之一就是健康新鮮的天然細(xì)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(shù)尚需完善。
“不過可以預(yù)言的是，在未來醫(yī)學(xué)研究中，這種思想將會極大地啟發(fā)科研人員在治療某些壞損的組織和器官時，可利用機(jī)體正常的細(xì)胞重造受損組織，實(shí)現(xiàn)組織和器官的再生。”相關(guān)專家表示。
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