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，西北大学研究团队成功将一种溶解性差的药物转变为精准的癌症杀手。这一发现有望重新定义未来化疗的实施方式。
在最新发表于《ACS Nano》的研究中，科学家们创建了一种新型球形核酸药物。这种纳米结构将化疗药物直接嵌入DNA链中，包裹成微小球体，使原本溶解性差、效果不佳的药物转变为高效靶向的癌症杀手，同时避免损伤健康细胞。
研究团队在急性髓系白血病（AML）的小型动物模型上测试了这种新药。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，基于球形核酸的药物对白血病细胞的渗透效率提高12.5倍，杀伤效果增强高达20000倍，并将癌症进展减缓59倍。实验中未检测到明显不良反应。
这一发现彰显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成分，优化其与人体的相互作用。目前已有七种基于球形核酸的疗法进入临床试验，新技术有望为癌症、感染性疾病、神经退行性疾病和自身免疫疾病开发出有效疫苗和治疗方法。
在动物模型中，我们证明可以完全阻断肿瘤发展。若该成果能转化至人类患者，将是令人振奋的重大突破。这意味着更有效的化疗、更高的应答率以及更少的副作用——这始终是癌症治疗的终极目标。
查德·A·米尔金，研究负责人、西北大学乔治·B·拉思曼教授
米尔金团队将研究重点放在标准化疗药物5-氟尿嘧啶（5-Fu）上，该药物常因无法有效抵达癌细胞而失效。5-Fu会损伤健康组织，引发恶心、疲劳等不良反应，罕见情况下甚至导致心力衰竭。
米尔金指出，问题不在于药物本身，而在于人体对它的代谢方式。5-Fu溶解性弱，在多数生物体液中溶解度不足1%。大多数药物需在血液循环中溶解才能进入细胞，而溶解性差的药物会结块或保持固态，阻碍人体有效吸收。
我们都知道化疗往往具有可怕毒性，但许多人没意识到它通常溶解性也很差。因此我们必须找到将其转化为水溶形式并有效递送的方法。
查德·A·米尔金，研究负责人、西北大学乔治·B·拉思曼教授
米尔金团队决定利用球形核酸开发更有效的递送系统。球形核酸是一种球状纳米结构，由纳米粒子核心和密集的DNA或RNA外壳组成。米尔金先前研究发现，细胞会识别球形核酸并主动将其摄入。
在此项新研究中，米尔金发明并开发了球形核酸，其团队通过化学方法将化疗药物整合到DNA链中。
大多数细胞表面都有清道夫受体，但髓系细胞会过度表达这些受体。当它们识别特定分子时，就会将其拉入细胞。球形核酸无需强行进入细胞，而是被这些受体自然摄取。
米尔金补充道
正如预期，结构改造彻底改变了5-Fu与癌细胞的相互作用。与自由漂浮的无结构化疗分子不同，髓系细胞能快速识别并吸收球形核酸形式的药物。进入细胞后，酶分解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。同时，由于球形核酸精准靶向AML细胞，健康组织未受影响。
当前化疗药物会杀死所有接触的细胞，既杀灭癌细胞也损伤大量健康细胞。我们的结构纳米药物优先寻找髓系细胞。无需让全身承受化疗冲击，它能在需要部位精准递送更高浓度的药物。
查德·A·米尔金，研究负责人、西北大学乔治·B·拉思曼教授
假设获得资金支持，米尔金团队计划在更大规模的小型动物模型中验证该方法，随后推进至大型动物模型及最终的人体临床试验。
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