华盛顿大学圣路易斯医学院与西北大学的研究人员合作开发了一种非侵入性方法，用于治疗最具侵袭性和致命性的脑癌之一。他们的技术利用从纳米级材料精确组装而成的结构，通过鼻腔滴剂将强效抗肿瘤药物递送至大脑。这种新型给药方式比正在开发的类似治疗方法更具非侵入性，并在小鼠实验中被证明可通过增强大脑免疫反应有效治疗胶质母细胞瘤。
该研究结果本月发表在《美国国家科学院院刊》上。
胶质母细胞瘤由称为星形胶质细胞的脑细胞形成，是最常见的脑癌类型，在美国影响约每10万人中的3人。胶质母细胞瘤通常进展迅速且几乎总是致命的。目前尚无治愈该疾病的方法，部分原因在于将药物递送至大脑仍然极具挑战性。
"我们希望改变这一现实，开发一种能够激活免疫反应以攻击胶质母细胞瘤的非侵入性治疗方法。通过这项研究，我们已证明被称为球形核酸的精确设计纳米结构能够安全有效地激活大脑内的强大免疫通路。这重新定义了如何在难以触及的肿瘤中实现癌症免疫疗法。"
亚历山大·H·斯特格（Alexander H. Stegh）博士，华盛顿大学医学院泰勒家族神经外科系教授兼研究副主任、该研究的共同通讯作者表示。
斯特格同时也是位于巴恩斯-犹太医院和华盛顿大学医学院的西曼癌症中心脑肿瘤中心的研究主任。
用STING激活"冷肿瘤"
胶质母细胞瘤被称为"冷肿瘤"，因为它们不会像所谓的"热肿瘤"那样诱导身体的自然免疫反应，而热肿瘤则更容易通过免疫疗法治疗。研究人员已开发出通过刺激细胞内称为STING（干扰素基因刺激因子）的通路来引发针对肿瘤的免疫反应的方法。当细胞检测到外源DNA时，STING会被触发并激活免疫系统以应对威胁。
先前研究表明，在胶质母细胞瘤肿瘤中激活STING的药物可以增强身体免疫系统对抗癌症的能力。然而，这些药物在体内分解迅速，必须直接递送到肿瘤内部才能发挥作用。由于需要重复给药以维持疗效，依赖直接瘤内注射需要高度侵入性操作。
"我们真的希望尽量减少患者在已经患病时不得不经历这些程序，我认为我们可以利用球形核酸平台以非侵入性方式递送这些药物，"该研究的第一作者、斯特格实验室的博士后研究助理阿坎克莎·马汉詹（Akanksha Mahajan）博士表示。
为克服这一问题，斯特格团队与共同通讯作者、西北大学国际纳米技术研究所主任兼化学系拉特曼教授查德·A·米尔金（Chad A. Mirkin）博士及其团队合作。米尔金发明了球形核酸，这是一类将DNA或RNA密集排列在纳米颗粒核心周围的纳米结构，并已证明其比标准递送方法具有更高的治疗效力。华盛顿大学医学院和西北大学的研究人员开发了一种新型球形核酸，其金核心表面点缀着短DNA片段，可特异性激活特定免疫细胞中的STING通路。为将这些药物递送至大脑，研究团队转向了鼻腔给药。
鼻腔疗法已被探索作为靶向大脑药物的潜在递送方法，但此前尚未开发出使用此方法激活针对脑癌免疫反应的纳米级疗法。
"这是我们首次证明，当我们将纳米级治疗药物从鼻腔递送至大脑时，可以增加胶质母细胞瘤肿瘤中的免疫细胞激活，"马汉詹表示。
研究团队希望证明该方法可选择性地将药物递送至大脑，并在到达后作用于适当细胞。为实现第一个目标，他们在球形核酸上使用了在近红外光下可见的分子标签。他们发现，当将纳米药物以滴剂形式递送至患有胶质母细胞瘤的小鼠鼻腔时，药物沿连接面部肌肉与大脑的主要神经路径行进。药物在大脑中引发的免疫反应集中在特定免疫细胞中，尤其是肿瘤内的细胞，并在淋巴结中触发了一些有益反应。该药物并未扩散到身体其他可能引起不良副作用的部位。
对肿瘤内部及周围免疫细胞的检查显示，该疗法成功激活了STING通路并武装免疫系统以对抗肿瘤。
当与旨在帮助激活T淋巴细胞（另一种免疫细胞）的药物联合使用时，新疗法仅需一至两次给药即可消除肿瘤，并诱导长期免疫力以防止复发。综合来看，其效果远优于当前激活STING的免疫疗法。
斯特格警告称，单独激活STING通路无法治愈胶质母细胞瘤，需要其他治疗手段的强化。因为肿瘤有多种方法阻断或关闭STING旨在激活的免疫反应。他的团队正在研究为纳米结构添加激活其他免疫反应的能力，从而允许医生在单一疗法中双重或三重靶向治疗。
"这种方法为胶质母细胞瘤以及其他免疫治疗抵抗型癌症提供了更安全、更有效治疗的希望，并标志着向临床应用的关键一步，"斯特格表示。
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