突破技术使用纳米粒子来打击癌症耐药性

克服癌症耐药策略的示意图。一种由腺苷三磷酸（ATP）驱动的跨膜p-糖蛋白（P-GP）流出泵是癌症多药耐药的主要机制。在该研究中，设计了一种新型脂质膜涂覆的二氧化硅 - 碳（LSC）纳米颗粒，其设计用于通过LSC纳米粒子的表面上的丙酮酸基团靶向线粒体上的单羧酸盐转运蛋白（MCT）。近红外（NIR，800nm）激光照射，LSC纳米粒子会产生反应性氧物质（ROS），将NADH氧化成线粒体中的NAD +，这妥协了ATP生产。这导致P-GP Efflux泵的功能障碍。此外，使用NIR激光照射（LSC + L）的LSC纳米颗粒的处理不仅导致跨膜，而且还导致P-GP Efflux泵的细胞内分布，尽管Efflux泵的总量仅略微（尽管显着）降低。集体，LSC + L治疗可用于克服癌细胞的多药抗性，这在本研究中使用三种不同的化疗药物证明：盐酸莫霉素（DOX），紫杉醇（PTX）和伊立替康（CPT-11）。 B由于其纳米级尺寸（〜45nm），由于肿瘤的渗透率和保留（EPR）效应而不是正常脉管系统以最大限度地减少全身毒性，DOX-LADEN LSC（LSC-D）纳米颗粒可以优先积聚在肿瘤中。化疗药物。在达到肿瘤后，可以通过多药癌细胞占据LSC-D纳米颗粒，但仍然可以释放出纳米颗粒的DOX仍然可以单独泵出用于LSC-D的细胞。重要的是，随着NIR激光照射，可以克服多药癌细胞的耐药性和有效的肿瘤破坏。相反，自由dox可以扩散到正常组织（引起全身毒性）和多药抗性肿瘤中。此外，可以从多药癌细胞中泵出自由dox，并进一步弥合血液灌注，导致癌症治疗无效。海王，等。

癌细胞对化疗药物产生抗性的能力 - 被称为多种耐药性 - 仍然是肿瘤复发和癌症转移的主要原因，但最近的发现提出了希望肿瘤学家可以将一天直接癌细胞直接直接癌细胞“关闭”它们的抵抗力能力。

由马里兰大学Fischell生物工程系提出的新发现Xiaoming教授“Shawn”他和研究人员从五个其他学术机构指向一种使用专门设计的纳米颗粒和近红外激光治疗的技术，导致癌细胞失去它们的多药电阻能力一天的日子。这为化学疗法产生了治疗窗口，即使在手术后留下的最具耐药细胞也可以进行打击。本集团的调查结果今天在自然通信中发表。

“通过在这个”治疗窗口中的化疗中，“肿瘤学家可以向患者施加较低剂量的化疗药物，具有改善的治疗结果的潜力 - 所有的同时最小化对健康器官的药物毒性，”他说。

癌细胞产生抗性的主要原因之一是所谓的出版物的过表达，其通过在达到预期目标之前通过抽出不需要的有毒物质来保护细胞的蛋白质。以同样的方式使流出泵难以防止毒素，他们还在几乎所有临床相关的化疗药物。

幸运的是，Efflux泵需要化学能源来执行它们的功能。因此，通过将能源供应切断到流出泵，肿瘤学家可能降低 - 甚至消除 - 细胞对药物的抵抗力，例如施用于化疗的药物。认识到这一点，他和他的研究团队制定了一种减少化学能量 - 三磷酸三磷酸（ATP）的量的方法 - 可用于癌细胞中的流出泵。

该团队 - 其中还包括俄亥俄州国立大学的研究人员，弗吉尼亚大学密苏里大学医学院，上海中医药大学和印第安纳大学医学院 - 针对线粒体的专门设计的纳米粒子，电池的发电机其中细胞将氧气和营养物转化为ATP。一旦纳米颗粒到达癌细胞的线粒体，研究人员就适用于近红外激光处理，触发减少泵可用的ATP量的化学反应，从而减少它们的电源。这种治疗既减少了排出泵的表达，并降低了它们在细胞膜膜上的分布。

研究小组的研究结果表明，药物载有纳米颗粒 - 与近红外激光治疗组合 - 可以有效地抑制多药抗性肿瘤的生长，没有明显的系统性毒性。

虽然研究人员长期以来与纳米粒子进行药物递送，但他和他的团队提出的调查结果代表了解决癌细胞中多药抗性的关键突破。

“多年来，研究人员专注于使用纳米颗粒将更多的化疗药物送入癌细胞，而不瞄准耐药性的根本，”他说。“这意味着癌细胞使其能够排出化疗药物，这些药物有限受癌症治疗的任何增强。为了解决这一挑战，我们的研究组使用纳米粒子不仅可以将更多的化疗药物提供给癌细胞内的靶位点，还可以损害流出泵的功能，从而显着提高癌症治疗的安全性和功效。“

出版物：Hai Wang等，“针对线粒体的活性氧物种生产，以克服癌症耐药性，”自然通信，第9卷，物品编号：562（2018）DOI：10.1038 / S41467-018-02915-8