一种新型基于DNA的系统可以极其精确地识别癌细胞，并且仅在特定肿瘤信号存在时才释放药物。图片来源：Shutterstock
医生如何在不伤害健康组织的情况下摧毁癌细胞？这个问题仍然是现代肿瘤学面临的最大挑战之一。日内瓦大学(UNIGE)的研究人员现已开发出一种由合成DNA链构建的"智能"系统，该系统能够以显著的精确度识别癌细胞，并仅在需要的地方释放强效药物。除了癌症治疗外，这种方法还指向了可编程、响应式药物的未来。相关研究结果发表在《自然·生物技术》期刊上。
靶向疗法已经通过将药物直接导向肿瘤重塑了癌症治疗，有助于减少对健康细胞的损伤并缓解与化疗相关的严重副作用。其中最成功的策略之一是抗体-药物偶联物(ADCs)，它使用单克隆抗体将治疗药物直接运送到癌细胞。
然而，抗体-药物偶联物仍存在缺陷。它们相对较大的尺寸可能会限制其穿透肿瘤的能力，并且只能携带有限量的药物。这些挑战促使科学家探索更有效的治疗方法递送方式。
基于DNA的药物递送提供新优势
为克服这些限制，日内瓦大学团队设计了一种基于短DNA链的系统。由于这些分子比抗体小得多，它们可以更轻松地穿过肿瘤组织。它们还可以被设计成携带多个组分，从而提高其潜在的有效性。
精准药物激活的"双钥匙"系统
这种新方法依赖于几条独立的DNA链，每条链都具有特定功能。一些链包含识别癌症标志物的结合剂，而另一条则携带有毒药物。
当细胞上存在两种不同的癌症标志物时，DNA组分会附着在它们上并在该确切位置组装。这会触发一个链式反应，在该位置构建更多的DNA结构，从而增加递送的药物量。这一过程的工作原理类似于银行网站上的双重身份验证。必须同时检测到两个标志物才会激活药物。如果缺少其中一个，反应就不会开始，药物将保持非活性状态。
实验室结果显示高选择性和强效性
在实验室实验中，该系统成功识别了具有特定表面蛋白组合的癌细胞，并将强效药物直接递送到这些细胞。附近的健康细胞未受影响。
研究人员还表明，可以使用这种方法一起递送多种药物。这对于预防或克服癌症治疗中的常见问题——耐药性——可能非常重要。
"这可能标志着医学演进中的一个重要进步，引入了一种自运行药物系统。到目前为止，计算机和人工智能一直帮助我们设计新药物。这里的创新之处在于，药物本身可以以一种简单的方式'计算'并对生物信号做出智能响应，"日内瓦大学科学学院化学与生物化学学院有机化学系教授、该研究的最后作者Nicolas Winssinger解释道。
像"计算机"一样运作的药物
该系统使用与计算机中相同的基本逻辑。正如计算机依赖于"与"、"或"和"非"等操作一样，该技术在分子水平上应用了类似的规则。在这种情况下，"与"逻辑门确保药物仅在两种癌症标志物都存在时才激活，使治疗具有高度选择性。
迈向可编程"智能"药物
未来，研究人员希望通过对添加更复杂的逻辑功能来扩展这一概念。这可能导致像可编程系统一样运作的药物，能够在体内做出更高级的决策。
这类治疗可以适应每位患者独特的生物学特性，在减少副作用的同时提高有效性。这些系统并不是要取代医生，而是旨在增强治疗中的精确性和控制性，为个性化医疗开辟新的可能性，并重塑疾病治疗方法。
该研究得到了瑞士国家科学基金会的支持，并建立在NCCR化学生物学项目早期工作的基础上。
故事来源：
由日内瓦大学提供的材料。注：内容可能因风格和长度而编辑。
期刊参考：
Si-Kai Chen, Miguel López-Tena, Francesco Russo, Emma E. Watson, Millicent Dockerill, Javier Cabello Garcia, Sofia Barluenga, Nicolas Winssinger. DNA–药物偶联物实现由杂交链反应放大的逻辑门控药物递送。《自然·生物技术》，2026年；DOI: 10.1038/s41587-026-03044-0
【全文结束】
