西北大学（Northwestern University）研究人员通过将一种使用数十年的化疗药物重新设计为DNA包裹的纳米结构，将一种溶解性差的药物转变为精准的癌症杀手。这一发现可能重新定义未来的化疗治疗方式。
在最新发表于《ACS Nano》期刊的研究中，科学家创建了一种新型球形核酸（SNA）药物。这种纳米结构将药物直接嵌入DNA链中，包裹成微小球体。该策略使原本溶解性差、效果不佳的药物转化为高效、靶向的癌症杀手，同时保护健康细胞。
研究人员在急性髓系白血病（AML）的小型动物模型中测试了这种新药。AML是一种进展迅速且难以治疗的血液癌症。
与常规化疗相比，基于SNA的药物穿透白血病细胞的效率提高12.5倍，杀伤效果增强高达20000倍，并将癌症进展减缓59倍。未检测到明显不良反应。
这一发现体现了结构纳米医学的潜力。该新兴学科通过精确控制纳米药物的结构和组成，优化其与人体的相互作用。目前已有七种基于SNA的疗法进入临床试验。新技术有望为癌症、传染病、神经退行性疾病和自身免疫疾病开发出有效的疫苗和疗法。
“在动物模型中，我们证明了能够阻止肿瘤发展。如果这一成果能转化到人类患者身上，将是一项令人振奋的进步。这意味着更有效的化疗、更好的应答率以及更少的副作用。这始终是癌症治疗的目标。”
查德·A·米尔金（Chad A. Mirkin），研究负责人、西北大学乔治·B·拉特曼教授
米尔金及其团队聚焦于标准化疗药物5-氟尿嘧啶（5-Fu），该药物常因无法有效到达癌细胞而失效。5-Fu会影响健康组织，导致恶心、疲劳等不良反应，罕见情况下甚至引发心力衰竭。
米尔金指出，问题不在于药物本身，而在于人体对其的代谢方式。5-Fu溶解性差，在大多数生物液体中溶解度不足1%。多数药物需在血液中溶解后才能进入细胞，而溶解性差的药物会结块或保持固态，阻碍人体有效吸收。
“我们都知道化疗通常具有极高毒性。但许多人未意识到它往往溶解性也很差，因此我们必须找到方法将其转化为水溶性形式并有效递送。”
查德·A·米尔金，研究负责人、西北大学乔治·B·拉特曼教授
米尔金团队决定利用SNA开发更有效的递送方法。SNA是由纳米粒子核心和密集DNA或RNA外壳构成的球形纳米结构。米尔金先前研究发现，细胞能识别SNA并促进其进入细胞内部。
在此项研究中，米尔金发明并开发了SNA，其团队通过化学方法将化疗药物整合到DNA链中。
“多数细胞表面具有清道夫受体，而髓系细胞会过度表达这些受体。若它们识别出特定分子，便会将其拉入细胞。SNA无需强行进入细胞，而是通过这些受体被自然吸收。”
米尔金补充道
正如研究人员预期，结构改造显著改变了5-Fu与癌细胞的相互作用。与自由漂浮的非结构化化疗分子不同，髓系细胞能快速识别并吸收SNA形式药物。进入细胞后，酶降解DNA外壳，释放药物分子从内部摧毁癌细胞。
在小鼠实验中，该药物几乎完全清除了血液和脾脏中的白血病细胞，显著延长了生存期。由于SNA精准靶向AML细胞，健康组织未受影响。
“当前化疗药物会杀死接触的一切细胞，既杀灭癌细胞也损害大量健康细胞。我们的结构纳米医学优先靶向髓系细胞。无需让化疗药物充斥全身，它能将更高剂量精准递送至所需部位。”
查德·A·米尔金，研究负责人、西北大学乔治·B·拉特曼教授
假设资金到位，米尔金团队计划在更大规模的小型动物模型中测试该方法，随后推进至大型动物模型，最终开展人类临床试验。
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