MIT大牛：促使癌细胞凋亡的简单方法——给它们挂上“小风筝”

今日，MIT大牛Robert Langer教授的研究团队在《自然》子刊《Nature Communications》上发文，介绍了一种全新的抗癌技术。研究人员发现，将纳米颗粒像风筝一样“挂在”癌细胞上，就能在药物的共同作用下，更好地促使癌细胞发生凋亡。

目前，常规的抗癌研究更多集中在肿瘤的遗传或生化特性上。Langer教授等人则在近年来将注意力集中在了肿瘤的物理特性。对实体瘤来说，它们会通过增加硬度或是改变血流等方法，改变自己的物理特性，从而让肿瘤自身生长得更好。顺理成章，研究人员开始思考，如果人为改造肿瘤的物理特性，是否就能让癌细胞活得不自在，从而帮助杀伤癌细胞呢？

在这个思路下，研究人员开始探索不同物理特性能对肿瘤细胞产生怎样的影响。为了更好地确定这些影响，研究人员同时施用了一款试验性药物TRAIL。这款药物是一类肿瘤坏死因子，能够结合肿瘤细胞表面的受体，促使肿瘤细胞发生程序性死亡。这样一来，研究人员只要计算癌细胞死亡的比例，就能知道不同的物理特性究竟有抑癌作用，还是有促癌作用。

实验很快就收获了结果。在经过初步的筛选后，研究人员发现流体的剪切力会让癌细胞对TRAIL更敏感。“在提供流体后，更多肿瘤细胞会在TRAIL的作用下开始死亡。”该研究的第一作者Mitchell博士说。

那有没有办法，让流体的剪切力效果变得更明显点呢？研究人员们从日常生活中获得了灵感。我们都放过风筝。当风筝飞上天后，一阵气流的波动，都能在手上产生明显的拉拽感。研究人员也想利用这个特性，在癌细胞的表面放上一群“小风筝”，不断拉拽癌细胞，加强癌细胞表面的流体剪切力效果。

他们用一种可生物降解的材料制成了许多纳米颗粒，并在颗粒表面附着上了特定的配体或抗体，使这些颗粒能特异性地靶向肿瘤细胞表面。在体外实验中，在往培养皿里加入这些纳米颗粒后，研究人员清晰地看到它们在肿瘤细胞表面富集。随后，研究人员分析这些挂在肿瘤细胞表面的“小风筝”是否能提高剪切力的效果。在结肠腺癌与胰腺癌两种不同的细胞系中，研究人员都发现，在剪切力存在的情况下，增加“小风筝”的数量，能够显著降低癌细胞的存活率。换句话说，这些“小风筝”看起来的确增加了TRAIL的抗癌效果。

▲纳米颗粒在癌细胞表面富集，并随着颗粒数的增多，产生了显著的抑癌效果（图片来源：《Nature Communications》）

在体外实验中表现出色的纳米颗粒，能否也在体内杀死癌细胞呢？为了测试这个想法，研究人员进一步在小鼠中做了实验。小鼠体内的血液流动，同样可以提供剪切力。在癌症已发生转移的小鼠模型中，研究人员在治疗后统计了血液中的游离癌细胞数量，效果让他们感到震惊：

癌细胞的数量降低了90%！

此外，小鼠体内的实体瘤生长也得到了抑制。更关键的是，由于纳米颗粒与TRAIL都只设计成靶向癌细胞，正常细胞并没有发生凋亡。

“我从没见过有人通过把纳米颗粒绑在癌细胞表面的方法来提高细胞对药物的敏感性。”康奈尔大学生物医学工程系的Michael King教授对这项研究赞不绝口，认为它充满了创造力。在他看来，这款技术将来有望应用到其他抗癌药物上。

“你在用许多免疫疗法靶向肿瘤细胞后，还能利用物理的力去作用于这些细胞，并杀死它们。这是一种全新的方法，我们对这种组合非常感兴趣。” Mitchell博士说。未来，研究人员将进一步探索这种疗法的无限可能。

参考资料

[1] Polymeric mechanical amplifiers of immune cytokine-mediated apoptosis

[2] Tethered nanoparticles make tumor cells more vulnerable

来源：康健新视野（微信号 HealthHorizon）   作者：遇见未来