截至到目前为止，癌症的有效诊断和治疗仍然是现代医学面临的严峻挑战。癌症的有效治疗要求及早、准确发现病症，从而实现及时治疗并改善治疗效果。近年来，随着纳米科技的高速发展及在多个领域的广泛应用，其为建立有效的癌症诊断和治疗技术提供了新的契机。纳米技术在肿瘤的诊断和治疗中已经有了一些应用，比如，脂质体在十余年前就被应用于治疗卡波西肉瘤，如今又被用来治疗乳腺癌和卵巢癌等疾病。
近日，来自美国纽约纪念斯隆-凯特琳癌症中心的Moritz F. Kircher博士领导的课题组就通过研究合成了一种硅包被、表面增强拉曼散射的纳米颗粒（NPs），其可以对肝脏肿瘤进行成像，有助于临床手术中更精确定位恶性肝脏组织，从而使手术成功率更高，术后恢复更好。此外，来自澳大利亚的癌症研究者们也研发出了一种非常有前景的纳米医学手段，其或将改善胰腺癌的治疗方式。这种新技术把能使特定基因沉默的药物包裹在纳米颗粒中运输到胰腺肿瘤处，有望给胰腺癌病人提供化疗等传统治疗手段之外的其他选择。
本文中，小编就盘点了多篇重量级研究来揭示纳米科技如何改善癌症的诊断及治疗，与各位一起学习。
【1】Cell：癌症治疗，纳米科技发挥大作用
doi：10.1016/j.cell.2015.03.037
最近一期的Cell杂志上，来自美国Dana-Farber炎症研究所的Michael S. Goldberg发表了一篇综述文章，介绍了纳米科技在癌症免疫治疗中的作用。
尽管在基础科学领域我们对癌症的研究已经有许多进展，然而这些基础科研成果对临床上癌症患者的治疗提供额帮助却十分有限。除了癌细胞本身的复杂性以外，最大的问题在于我们认为癌症是一种："细胞自治"性质的疾病。我们都知道这样一个简单的常识：要想研究清楚鳃的生理功能，我们不能把鱼打捞出水面进行研究。而实际上在癌症研究中，我们很多结果都是在体外对癌细胞本身进行研究得到的。这种研究方式得到的结果忽视了肿瘤微环境（如基质细胞，胞外基质成分，以及免疫细胞等）在生理环境下对肿瘤发生，恶化等的实际影响。
实践中，肿瘤微环境中的免疫细胞种类，密度等特性能够影响患者的存活情况以及常规的治疗手段。肿瘤学家也尝试唤醒癌症患者体内肿瘤特异性的免疫细胞，对其进行特异性的杀伤，这一治疗手段常被用于治疗一些常规手段难以治疗的癌症类型。
【2】PNAS：最佳纳米颗粒尺寸让抗癌效应最大化
doi：10.1073/pnas.1411499111
纳米医学的重要一部分是纳米颗粒，纳米颗粒装载药物靶向递送到特定的组织和细胞，是用于癌症诊断和治疗的新方案。了解纳米医学的物理化学性质关系到它们的生物学反应和功能，并对开发高效抗症斗士（抗癌纳米颗粒）至关重要。
材料科学和工程学副教授Jianjun Cheng解释：为了开发下一代具有超强的防癌抗癌属性的纳米医学颗粒，我们必须了解它们的物理化学性质（具体而言是颗粒大小）与机体生物系统之间的相互作用。
最近发表在PNAS杂志上的一项研究中，Cheng和他的合作者系统性评价，三种不同颗粒（20，50和200 nm）的单分散性药物-二氧化硅纳米复合物的生物特征。
【3】可形变纳米颗粒可帮助抗癌药物特异靶向肿瘤
原文报道：These shape-shifting nanoparticles help deliver cancer drugs to tumours
近来由多伦多大学的Warren Chan带领的课题组制造出一种可形变的纳米粒子，它可以特异性靶向肿瘤细胞。
在他们十多年的努力研究过程中，一直试图找出一种能让抗肿瘤药物只攻击恶性肿瘤的办法，但这说起来简单，真正完成这个目标尤为艰难。
通常条件下，这些抗肿瘤药物通过血液会在全身各个器官组织中循环。在这个过程中也会杀死一些正常细胞，所以这不仅对肿瘤细胞没有高效的特异性和有效性，而且给机体造成了严重副作用。比如说胃痛、恶心和脱发等，原因是通常这些器官组织存在着快速分裂增殖的细胞，这些抗肿瘤药物经常不能区分这些正常增值的细胞和癌细胞。
通过研究发现经过特定处理后一些特定DNA双链结构可作为不同瘤种细胞特异的标志物。Chan和他的团队将这种结构的DNA双链和一种由金属制成并可改变空间构象的纳米晶体材料做成纳米粒子。这些纳米粒子会在血液中运输并特异性靶向癌细胞。它们结合到肿瘤细胞表面后会发生构象改变，所以这种材料能将医生使用的抗肿瘤药物运输或者其它信号标记到肿瘤细胞并发生作用。
【4】Science子刊：科学家利用纳米颗粒揭示癌症的转移机制
doi：10.1126/scitranslmed.aaf7374
近日，刊登于国际杂志Science Translational Medicine上的一项研究论文中，来自纪念斯隆凯特琳癌症中心的研究人员通过研究鉴别出了一种新型策略，其可以将药物靶向特异性作用于癌症位点，包括转移性肿瘤等；文章中，研究者设计了一种纳米颗粒来模拟肿瘤自身在机体全身的转移机制，而且这种新型纳米颗粒适用于一系列类型的肿瘤和药物，同时也可以用于自身免疫疾病和血管疾病中。
转移性肿瘤是引发90%癌症死亡的主要原因，其可以躲避有效疗法的攻击，其中一个主要原因就是许多癌症药物并不会在肿瘤位点积累以达到足够的量，此外这些药物还会对机体健康组织产生一定的副作用，因此特异性作用转移性肿瘤的靶向药物或许可以有效改善对肿瘤的杀灭作用。
文章中，研究者重点对P-选择素（Selectin）进行了研究，P-选择素是血管内壁上的一种特殊分子，其可以帮助肿瘤转移，为了发生转移，癌细胞会离开原始的肿瘤位点并且在血液中循环，在特定位点这些癌细胞就会吸附到P-选择素上从而停止继续循环，从而就会形成新的肿瘤，通过靶向作用P-选择素，研究者就发现了癌细胞发生转移的新机制。
【5】PNAS：纳米颗粒“药物炸弹”能够提高癌症化疗效果
原文报道：These new nanoparticle 'cluster bombs' could make chemotherapy less toxic
化疗是癌症的重要治疗手段，但是这种方法存在很多负面效应，而且在杀伤肿瘤细胞的同事会对周围健康组织进行破坏。由此，一群国际研究组织开发出了一种更加特异的药物输送方式，能够有效降低化疗的毒性，这种方法的核心是由纳米颗粒组成的“炸弹簇”。
这一项新的技术主要用于提高化疗药物“氯氨铂”的靶向性。通过将药物分子附着在100纳米大小的颗粒上，能够顺利经过血管到达肿瘤组织。当到达目的地后，这些癌细胞周围的酸性环境能够将整个“炸弹簇”分解成5纳米大小的小颗粒，从而能够顺利渗透到肿瘤细胞内部。
【6】Nat Biotechnol：注射用纳米颗粒有望引发转移性肿瘤治疗变革
doi：10.1038/nbt.3506
在一项新的研究中，来自美国休斯敦卫理公会研究所的研究人员开发出首个成功地消除小鼠体内肺转移瘤（lung metastases）的药物，从而可能引发转移性三阴性乳腺癌治疗变革。相关研究结果于2016年3月14日在线发表在Nature Biotechnology期刊上，论文标题为“An injectable nanoparticle generator enhances delivery of cancer therapeutics”。
大多数癌症死亡是由于癌细胞转移到肺部和肝脏，而且迄今为止还没有治愈方法。现存抗癌药物不能够战胜体内的生物屏障而使得接触到癌细胞的药物数量并不充足，因而只能提供有限的益处。
在这项研究中，研究人员通过开发出一种在小鼠体内肺转移瘤内部产生纳米颗粒的药物而解决了这个问题。他们使用阿霉素（doxorubicin， Dox），即一种癌症治疗药物，已被人类使用了几十年，但是对心脏有副作用。
【7】研究发现黄金纳米粒子有助癌症化疗
英国帝国理工学院日前发布的一项新研究显示，微小的黄金纳米粒子能提升癌症治疗的效果，并降低化疗对病患的副作用。黄金纳米粒子，是黄金的纳米级颗粒，可用于医学成像技术、肿瘤检测等。帝国理工学院下设的国家心肺研究所研究人员发现，黄金纳米粒子很容易被人体癌细胞吸收，他们为这种粒子包上一层化疗药物后，就可以把它们作为“运输工具”准确地将化疗药物投放到癌细胞上。
参与研究的国家心肺研究所研究人员安德鲁·索利说，化疗药物直接注入人体后，杀伤癌细胞的同时，也可能将正常细胞和免疫细胞一同杀灭，产生副作用。利用黄金纳米颗粒有望实现化疗药物的精准投送，让其只作用于癌细胞，不伤及其他细胞。
索利说，之所以选择黄金这种材质，因为它不会与人体细胞产生反应，且利用常规计算机断层扫描能轻易观察到黄金纳米粒子，有助医生确认它们是否已被投放到癌细胞上。此外，还可以在体外用红外线加热已进入癌细胞的黄金纳米粒子，利用热量从内部杀灭癌细胞，实现对癌细胞的双重打击。
【8】ACS Nano：纳米粒子靶向杀死癌症干细胞
doi：10.1021/nn506928p
许多癌症患者在疾病治疗后仅在几年之内就会肿瘤复发。肿瘤复发和扩散很可能是由于传统抗癌药物很难杀死肿瘤干细胞造成的。现在，研究人员设计的一种纳米粒子可专门针对这些肿瘤干细胞释放药物。有关纳米粒子疗法的相关文章发表在《ACS Nano》杂志上。
抗癌药物通常可以使肿瘤组织萎缩，但不会杀死肿瘤干细胞(CSCs)。尽管肿瘤干细胞在肿瘤组织中可能只占一小部分，但其抗药性使它们能够持续在体内存活。肿瘤干细胞可以引发肿瘤再生或使癌细胞扩散到全身。Xiaoming He与他的同事预想开发一种纳米粒子系统来攻克这些肿瘤干细胞的防御机制。
【9】PNAS：携带siRNA纳米颗粒可抑制肺癌细胞
doi： 10.1073/pnas.1505629112
RNA干扰（RNAi）是一种很有前途的方法，可以用来作为针对人体不同疾病（如癌症）的治疗策略。然而，在体内，如何将小分子siRNA转移到肿瘤或者癌细胞聚集的区域一直是很难的课题。通过一种高效的自组装系统，来自美国哈佛医学院和中国四川大学华西医学院的课题组，发展了一套独特的纳米颗粒平台，通过由固体多聚阳离子脂类和脂类-多聚乙二醇构成的分子外壳，包裹着小分子siRNA的运输系统。
在465个非小细胞性肺癌（NSCLC）患者采集的组织，通过微阵列分析和免疫沉淀方法发现，在癌细胞中PHB1蛋白存在很高的表达量，也是与非小细胞性肺癌患者低存活率相关的。这证明了，PHB1蛋白是针对非PHB1的表达量或许对治疗非小细胞性肺癌有积极意义。中美的这个联合课题组，试图通过一种新的纳米颗粒转运系统将针对PHB1的siRNA送达癌细胞区域，进而达到抗癌细胞的效果。这种思路和前期东京大学片冈一则发表在ACS Nano的研究文章存在异曲同工之妙。
【10】ACS Nano：双重装备促使纳米颗粒精准狙杀癌症干细胞
doi：10.1021/nn506928p
近日，来自俄亥俄州大学癌症研究中心的研究人员通过研究表示，表面涂有寡聚糖并且填充临床化疗药物的纳米颗粒或可有效靶向杀灭癌症干细胞，相关研究发表于国际杂志ACS Nano上。
癌症干细胞样细胞具有干细胞特性，同时在肿瘤中微量存在，这些癌症干细胞对化疗和放疗高度耐受，而且其被认为在肿瘤复发过程中扮演着重要角色；实验室和动物模型研究结果表明，涂有壳聚糖并且装载化疗药物多柔比星的纳米颗粒杀灭癌症干细胞的效率是单独使用多柔比星效率的6倍。
研究者Xiaoming博士表示，我们对动物模型的毒副作用进行研究表明，纳米颗粒运输系统并不会增加多柔比星的细胞毒性；而且我们认为由壳聚糖包裹的纳米颗粒或可装载其它类型的化疗药物来用于治疗多种类型的癌症。文章中研究者发现，壳聚糖可以结合癌症干细胞中一种名为CD44的受体，从而使得纳米颗粒可以靶向作用肿瘤中的恶性干细胞。
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责任编辑：邹林梅
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