纳米医学有助于改善儿童癌症患者的治疗

发布时间:2017-06-01

近日据美国一项在20世纪70年代至1999年对患癌儿童进行的研究结果表明,尽管近些年来患癌儿童的生存率得到了明显改善,但患者的生活质量依然非常低,尤其是在20世纪90年代患者的预后往往表现较差。

大约70%的儿童癌症幸存者都会经历疗法引发的副作用,包括患第二种癌症等,随着患者生存率改善,儿童癌症幸存者的数量也在不断增加。疗法引发的副作用往往也会引起患者和家庭的压力,并且增加患者对健康体系的要求,但新型疗法领域的出现—纳米医学未来获奖为儿童癌症的治疗提供一定的希望,同时这种新型疗法还能够降低癌症患者的副作用,并且帮助改善癌症患者的生存质量。

什么是纳米医学?

纳米医学就是纳米颗粒/纳米材料在医学中的应用,纳米颗粒是一种运输药物的形式,其能够将药物运输到药物本身无法达到的地方。纳米就意味着“微小”,一纳米等于十亿分之一米,用作药物运输的纳米颗粒通常在20-200纳米左右,尽管这依赖于研究者对纳米颗粒的设计。

纳米颗粒能够被工程化操作并且被设计地能够包装运输药物直接进入到患处,这种靶向作用方法就意味着药物仅会被运输到患者机体的肿瘤部位,这种新型运输手段极大地降低了疗法对肿瘤周围健康组织的损伤和副作用。

被FDA批准的首个癌症纳米药物是聚乙二醇-脂质体阿霉素(Doxil),从1995年开始,这种纳米药物就被用来治疗多种类型的癌症,比如卵巢癌、多发性硬化症、卡波济氏肉瘤等。目前在人类临床试验或市场上,研究人员正在对一系列用于治疗成年人癌症的新型纳米药物疗法进行测试,但最终仅有非常有限的疗法能够获批用于治疗儿童癌症。

纳米医学疗法如何发挥作用?

纳米颗粒药物运输系统能够以不同的方式来发挥作用,在运输药物的同时,纳米颗粒还能够被工程化操作来携带特殊的化合物,并促使这些化合物与肿瘤细胞表面的分子相结合,一旦吸附结合后,纳米颗粒就能够将靶向药物安全运输到特殊的肿瘤位点。

同时纳米颗粒还能够帮助增加药物的可溶性,当药物开始“工作”时,其就必须进入到血液中,这就意味着这些药物必须具有一定的可溶性,比如癌症药物紫杉酚(Taxol)就是不溶的,其必须溶入到运输制剂中才能够进入到血液中,但这种制剂常常会诱发患者出现过敏反应。为了克服这些问题,化学家们就从天然蛋白白蛋白中开发出了一种新型纳米颗粒,其能够携带紫杉酚使其溶解,同时还不会产生额外的过敏反应。

肿瘤通常都跟发疯了一样,他们会渗透到血管中并在血管中萌芽,当然这些血管也能够让化疗药物直接进入到肿瘤位点,但因为化疗药物分子比较小,他们通常会在血管中分散但并不会进入到肿瘤中,从而就会无形中对肿瘤周围的健康组织发起攻击,而纳米颗粒相对而言是一种较大的分子,其能够进入肿瘤中杀灭肿瘤细胞。

一旦纳米颗粒将药物运输到细胞中时,其就会降解为无害的副产物,这对于正在发育中的儿童癌症患者而言或许非常重要。

纳米颗粒的类型

纳米颗粒在诸如形状和尺寸等特性上均不相同,因此研究人员就需要将药物同合适的纳米颗粒进行匹配,从而就能够有效地将药物运输至特殊的肿瘤位点。目前研究人员开发出了一系列纳米颗粒,其中一个最有趣的结构就是DNA折纸工艺(DNA origami),由于DNA是一种生物学分子,将纳米颗粒工程化改造成为DNA折纸形状似乎并不会被机体免疫系统判定为外源分子,因此这类纳米颗粒就能够在躲避免疫系统的同时还能够将药物运输到疾病细胞中,从而就能够降低药物引发的副作用。

纳米结构的另外一个例子就是聚合纳米载体,近来研究人员鉴别出了一种特殊的基因,该基因能够促进胰腺癌患者机体中肿瘤生长、癌症扩散以及癌细胞对化疗的耐受性。随后研究人员利用名为聚合纳米载体的纳米结构进行研究,将其同沉默癌症基因表达的一种药物相结合,随后研究人员将药物和纳米结构装载成为一种新型结构,就成功实现了将药物运输至肿瘤患处的目的。

这些纳米结构能够有效降低癌症基因的表达,阻断肿瘤生长并且降低胰腺癌的扩散,但研究人员还发现,聚合纳米结构还能够同实验室中其它沉默癌症基因的药物相结合,这就意味着这种新方法或许能够被用来治疗一系列基于癌基因表达所引发的癌症。

纳米医学如何帮助治疗儿童癌症?

在儿童癌症的标准治疗中,研究人员通常会根据成年人的使用剂量,根据患儿的年龄和体型大小来给予其最大耐受量的化疗药物,但儿童并不是小的成年人,其所经历的生长和发育过程可能会引发患者对疗法产生不同的反应和效果,而这些反应似乎在成年患者中观察不到。

此外,如果儿童对药物开始产生耐受性,那么他们就已经处于最大耐受剂量了,这也就意味着在不增加药物毒副作用的前提下并没有空间来增加药物的使用量了,而通过对药物进行包装并且将其直接运输到患者机体的疾病细胞中或许就能够降低药物的附加伤害,从理论上来讲,新型纳米药物就能够明显增加药物的使用剂量。

纳米医学在治疗儿童癌症上表现出了巨大潜力,然而当前在该领域研究非常少,在250多个纳米医学产品中,大约三分之二的纳米医学疗法都重点关注于癌症的治疗,然而这似乎并不能够转化成为治疗儿童患者的新型癌症疗法。但如今研究者们取得了一定的进步,研究人员目前正在开发新型纳米药物来将基因沉默药物有效运输至患者机体患处治疗常见的儿童脑瘤—髓母细胞瘤。

研究人员也不断开发新型的纳米医学疗法用来治疗其它严重的儿童癌症,比如药物难治性的急性淋巴细胞白血病(一种常见的儿童白血病)和神经细胞瘤等。

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