纳米颗粒如何加速医学研究？

　　近年来，科学家们在很多研究中都利用纳米颗粒来进行疾病的治疗和诊断等，比如有研究人员就利用纳米颗粒开发出了能检测胰腺癌的新型生物传感器；那么近期纳米颗粒还在哪些方面推动了医学研究呢？本文中，小编对相关研究进行了整理，分享给大家！

　　【1】Nat Biotechnol：重磅！科学家开发出能携带CRISPR系统的新型纳米颗粒 可实现对细胞基因组的精准编辑

　　doi：10.1038/nbt.4005

　　近日，刊登在国际著名杂志Nature Biotechnology上的一篇研究报告中，来自MIT的科学家开发出了一种新型纳米颗粒，这种纳米颗粒能够运输CRISPR基因编辑系统，并对小鼠机体的基因进行特异性修饰；因此研究人员就能够利用纳米颗粒来携带CRISPR组分，从而就消除了使用病毒的需要。

　　利用这种新型的运输技术，研究者就能对大约80%的肝脏细胞进行特定基因的切割，这或许就能达到目前在成体动物中应用CRISPR技术的最佳成功率。 研究者Daniel Anderson教授说道，让我们非常激动的是，我们制造了这种特殊的纳米颗粒，其能被用来永久特异性地编辑成年动物机体肝细胞中的DNA；本文研究中，研究者所研究的一种名为Pcsk9的基因能调节机体胆固醇的水平，而人类机体中该基因的突变或许和一种名为家族性高胆固醇血症的罕见疾病有关，目前FDA批准的两种抗体药物能够抑制Pcsk9基因的表达，然而这些抗体药物需要在患者后半生中定期服用，而新型的纳米技术或能永久性地对该基因进行编辑，同时就为治疗这种罕见疾病提供了新的治疗思路。

　　【2】金纳米颗粒提升癌症药物疗效

　　金作为一种贵金属在金融和首饰行业已有广泛应用，英国和西班牙一项最新联合研究说，通过技术手段还可以将金纳米颗粒应用在疾病治疗上，以提升癌症药物的疗效，降低副作用。

　　在实验中，研究人员将金纳米颗粒包裹在一个特殊微型化学装置中，然后将它植入斑马鱼脑部，并有针对性地催化了一次化学反应，证明这种能力可以应用在动物体内并且是可控的。此外，研究人员在实验皿中也观察到，金纳米颗粒能够激活应用于肺癌细胞的抗癌药物，提升药物的效力。

　　英国爱丁堡大学和西班牙萨拉戈萨大学的研究人员介绍，选择金是因为金相对安全稳定，并且具有加速或催化化学反应的能力。未来如果技术发展成熟，可以利用这一包含金纳米颗粒的装置来辅助化疗药物更精准地作用于癌细胞，避免伤害体内健康组织，降低药物副作用。

　　【3】Science子刊：科学家发现巨噬细胞或能改善运输纳米颗粒的癌症疗法的效率

　　DOI：10.1126/scitranslmed.aal0225

　　近日，刊登在国际杂志Science Translational Medicine上的一篇研究报告中，来自麻省总医院的研究人员通过研究鉴别出了巨噬细胞的新角色，即其能够帮助改善纳米颗粒运输癌症疗法的治疗效率，文章中，研究者阐明了恰当的放射疗法如何通过将巨噬细胞吸引到肿瘤血管中来改善癌症纳米药物的运输，运输效率能够改善600%。

　　研究者Miles Miller博士指出，在过去10年里，纳米医学研究领域已经发展到可以促进选择性的药物运输到肿瘤中发挥作用，而这是通过对纳米材料的工程化改善以及多项临床试验所达到的；相比重点研究纳米颗粒本身，研究人员还能够使用体内显微镜检查技术研究如何重新调节肿瘤自身结构来更加有效地积累多种类型的纳米药物。

　　将癌症药物包裹到纳米颗粒中能够改善药物动力学特性，这样就能够在血液循环中延长药物的存在时间，并且避免在介入疗法中使用毒性溶剂，但在临床试验中，将纳米颗粒包裹的药物运输到患者机体的肿瘤中或许会面临很多挑战，大部分是因为肿瘤微环境中的因子，肿瘤中的高压和肿瘤血管的低渗透性或许会限制任何药物从机体循环系统中进入肿瘤细胞。

　　【4】Adv Sci：新型siRNA纳米颗粒有效地逆转了肝损伤

　　DOI：10.1002/advs.201600228

　　RNA干扰（RNAi）作为后基因组时代的一种下调基因表达的工具已被广泛用于基因功能的研究以及疾病的治疗。近年来随着RNA干扰技术在生命领域的应用以及研究的深入，RNA干扰成为了生命科学领域的一个研究热点。

　　小干扰RNA (siRNA)介导的RNA干扰正是通过下调致病基因从而对很多人类疾病实现治疗，如癌症、自身免疫性疾病以及病毒感染性疾病等。但由于siRNA自身的局限性（细胞内不稳定性、肾清除率高、细胞通透性差等）使其不能直接用于疾病治疗，需要通过良好的运输体系的运输才能实现其临床应用的潜力。因此设计并实现一种理想的运输体系是研究者们一直追求的目标。

　　重庆大学创新药物研究中心冯旭利教授及其研究团队在siRNA运输方面取得了重要进展。她们采用生物相容性良好的PEG作为主体框架，通过酸敏感的功能团采用无铜点击化学反应（Click Reaction）将siRNA通过共价键结合到主体材料上，该体系可大大提高siRNA的稳定性同时共价键的结合增加了siRNA的载药量。

　　【5】Nat Nanotechnol：开发出新的抗癌纳米颗粒，有望长期阻止癌症复发

　　doi：10.1038/nnano.2017.69

　　在一项新的研究中，来自美国梅约诊所等研究机构的研究人员开发出一种新的旨在让乳腺瘤萎缩同时阻止其复发的抗癌纳米颗粒。接受这种纳米颗粒注射的小鼠的肿瘤大小下降了70～80%。最令人关注的是，接受这种纳米颗粒治疗的小鼠抵抗未来的肿瘤复发，即便在治疗一个月后接触到癌细胞，也是如此。相关研究结果于2017年5月1日在线发表在Nature Nanotechnology期刊上，论文标题为“Multivalent bi-specific nanobioconjugate engager for targeted cancer immunotherapy”。

　　这些结果表明这种新开发的纳米颗粒对HER2阳性乳腺癌产生强效的抗肿瘤免疫反应。已知具有较高HER2蛋白水平的乳腺癌侵袭性地生长，而且更快地扩散。

　　论文共同通信作者、梅约诊所神经外科医师和神经科学家Betty Y.S. Kim博士（主攻脑瘤研究）说，“在这项概念验证研究中，我们吃惊地发现这些接受这种纳米颗粒治疗的小鼠表现出持久的抗癌效应。不同于现存的仅靶向免疫系统一部分的癌症免疫疗法，我们专门设计的纳米颗粒积极地调动整个免疫系统来杀死癌细胞，促进身体产生它自己的记忆系统，从而使得肿瘤复发最小化。这种纳米药物还可靶向不同类型的癌症和其他的人类疾病，包括神经血管疾病和神经退行性疾病。”

　　【6】Nat Nanotechnol：重磅！利用纳米颗粒在体内制造CAR-T细胞

　　doi：10.1038/nnano.2017.57

　　在一项新的概念验证研究中，来自美国弗雷德-哈金森癌症研究中心和华盛顿大学的研究人员开发出生物可降解的纳米颗粒，这些纳米颗粒能够被用来对T细胞（一种免疫细胞）进行基因编程，使得它们识别和摧毁癌细胞，并且它们仍然停留在体内。

　　在这项于2017年4月17日在线发表在Nature Nanotechnology期刊上的研究中，这些研究人员证实在一种白血病模式小鼠体内，这些纳米颗粒编程的T细胞能够快速地清除这种疾病，或者延缓它的进展。

　　论文通信作者、弗雷德-哈金森癌症研究中心研究员Matthias Stephan博士说，“据我们所知，我们的技术是首次快速地让T细胞具有肿瘤识别能力，而不需要在实验室中将它们提取出来。这些重编程T细胞在24小时到48小时内开 始发挥功能，并且在几周的时间内持续产生这些识别肿瘤细胞的受体。这提示着我们的技术有潜力允许免疫系统在这种疾病变得致命性之前，快速地发起足够强的免疫反应来摧毁癌变的细胞。”

　　【7】纳米颗粒携带药物组合可治疗黑色素瘤

　　DOI：10.1158/1535-7163.MCT-16-0285

　　来自美国的研究人员开发了一类新型药物，可以借助纳米颗粒对一种药物组合进行运输这样可以避免黑色素瘤产生治疗抵抗。这种叫做CelePlum-777的药物包含了一定比例的抗炎药物Celecoxib和毒性药物Plumbagin，通过这两种药物的结合，细胞很难产生抵抗。

　　Celecoxib和Plumbagin以特定比例联合使用能够协同杀死黑色素瘤细胞。研究人员借助纳米颗粒将药物直接送达癌细胞，“将多种药物装载到纳米颗粒中是一个创新方法，可以将多种癌症药物同时送达需要它们发挥作用的部位。另外一个优势就是通过药物联合，可以使用更为有效且毒性更小的药物浓度。”领导该研究的Raghavendra Gowda教授这样说道。

　　Celecoxib和Plumbagin无法通过口服的方式很好地进入体内，因此不能达到发挥毒性杀伤作用所需的药物比例。CelePlum-777可以通过静脉注射的方式注入体内，因为药物尺寸小可以在肿瘤内部积累随后释放药物杀死癌细胞。研究人员在国际学术期刊Molecular Cancer Therapeutics 和 Cancer Letters上报道了他们的结果。

　　【8】Nature子刊：开发出基于纳米颗粒的生物传感器检测胰腺癌

　　doi：10.1038/s41551-016-0021

　　胰腺癌是癌症死亡的主要原因之一，这是因为在早期阶段，它通常是无法检测到的。在一项新的研究中，来自美国亚利桑那州立大学的Ye Hu和他的同事们开发出一种快速的廉价的基于纳米颗粒的胰腺癌诊断方法。这种方法部分上是利用胰腺癌释放的囊泡表面上的一种生物标记物开发的。相关研究结果于2017年2月6日在线发表在Nature Biomedical Engineering期刊上，论文标题为“Nanoplasmonic quantification of tumour-derived extracellular vesicles in plasma microsamples for diagnosis and treatment monitoring”。

　　当肿瘤产生时，它们释放微小的囊泡到病人的血液中。如果生物传感器能够分离和鉴定出这些囊泡，那么利用针刺取得病人的手指血液，对所取得的血液样品进行分析，就可能潜在较早地检测癌症。Hu说，这一过程应比更加常规的活组织检查或正电子发射计算机断层扫描更加简单和更加低廉。

　　他解释道，所有细胞都释放囊泡，确定这些囊泡是来自健康的细胞还是来自肿瘤组织是一大挑战。如今，他和他的同事们发现胰腺癌释放出的囊泡过量表达表面蛋白EphA2。

　　【9】ACS Nano：新型纳米颗粒运输系统或能克服CRISPR基因编辑障碍 有效改善疗法效率

　　DOI：10.1021/acsnano.6b07600

　　近日，一项刊登在国际杂志ACS Nano上的研究报告中，来自马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究人员通过研究利用纳米颗粒设计出了一种新系统能够帮助CRISPR/Cas9系统跨过细胞膜进入到细胞核中，同时还能够避免被细胞器所捕获。

　　研究者Rubul Mout说道，CRISPR由两种组分组成，包括名为Cas9的剪刀样蛋白和名为sgRNA的RNA分子，sgRNA分子能够引导Cas9进入到靶点位置，一旦Cas9-sgRNA配对进入到细胞核的目的基因处，其就开始查询细胞核中的遗传错误，并且对其进行修复来帮助宿主细胞修复细胞机器。

　　研究者Rotello， Mout以及同事所开发的这种新型运输方法主要对Cas9蛋白（Cas9En）以及纳米载体进行了工程化操作；通过精细地调节工程化Cas9En和纳米颗粒之间的相互作用，研究者构建出了特殊的运输载体，这些载体能够携带Cas9蛋白以及sgRNA同细胞膜接触并且融合，最终将Cas9：sgRNA直接释放到细胞质中。

　　【10】Nat Commun：新型纳米颗粒可促进癌症药物治疗的效果

　　doi：10.1038/nnano.2016.160

　　研究者们第一次发现类似于鱼竿或蠕虫的纳米颗粒相比梭型的纳米颗粒能够更加有效地穿透细胞或者类似于细胞核的特殊屏障。

　　这对于药物的运输系统来说是十分重大的突破。在癌症的药物治疗领域，研究者们不得不面对的一个问题就是如何将药物精确地运送到靶点部位。

　　该团队使用了一种新型的荧光显微技术，这一技术使得他们能够实时追踪不同形状的纳米颗粒在单个癌症细胞中的运动。

　　之后，他们能够精确地定位药物释放的位点，以及如何在细胞中扩散。

　　"我们需要知道药物是如何到达最终的目的地"，研究者之一Hinde博士说道："而我们如今有了可以追踪这一奇妙过程的工具。另一方面，其它研究者们也能够利用该技术去追踪纳米颗粒或者药物运输系统"。