日内瓦大学(University of Geneva)的一个研究团队设计了一种分子系统,能够以前所未有的精确度区分并中和癌细胞,为自主、自调节药物铺平了道路。
该智能系统利用合成DNA链,以极高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,这项研究还为"智能"药物和可编程药物递送开辟了道路。
该研究的相应论文已发表在《自然·生物技术》(Nature Biotechnology)期刊上。
直接靶向癌细胞改变治疗方式
直接靶向肿瘤细胞的药物能力正在改变癌症治疗方式,有助于保护健康组织并减少与化疗相关的严重副作用。
近几十年来最有前景的方法之一是抗体-药物偶联物(ADCs),它使用单克隆抗体将治疗药物精确递送到癌细胞。
尽管ADCs取得了显著成功,但仍面临重大限制,包括对肿瘤组织渗透性差以及携带药物载荷的能力有限。
DNA链帮助克服缺陷
在这个新系统中,独立的DNA链携带不同的组件,包括两种不同的癌细胞靶向结合剂和一种细胞毒性药物。
当两种特定的癌症标志物与其相应的DNA连接结合剂结合时,组件会在肿瘤部位精确自组装。
这种组装实现了更高浓度的药物递送,通过多个DNA片段在需要的位置"扣合"在一起而增强效果。
类似于银行网站上的双重身份验证,此过程仅在两种癌症标志物同时存在时才会发生。如果缺少任一标志物,杂交链反应就无法启动,药物将保持非活性状态。
"这可能标志着医学进化的重大进步,引入了一种自主运行的药物系统,"日内瓦大学科学学院化学与生物化学学院有机化学系全职教授Nicolas Winssinger解释道。
"到目前为止,计算机和人工智能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。"
自主药物的未来
正如计算机基于简单的逻辑运算("与"、"或"、"非")构建一样,该技术将相同原理应用于分子层面。
在这项首次演示中,"与"逻辑门确保仅在两种癌症生物标志物同时存在时才激活,使药物具有高度选择性。
未来系统可能会整合额外的逻辑运算,创建出像可编程系统一样行为的药物,能够在体内进行复杂的决策。
这为真正的"智能"药物打开了大门,它们能够适应环境,根据每位患者独特的生理特征定制治疗,同时最大限度地减少副作用。
这些创新并非旨在取代人类监督,而是使疗法更加精准有效,为个性化护理带来新的希望,并改变我们对抗疾病的方式。
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