在一項“概念證明”研究中，科學家們表示，他們已經成功地傳遞了稱為microRNAs的納米大小的基因編碼包，用於治療植入小鼠的人腦腫瘤。這些超小型容器的內容物被設計成以癌症幹細胞為靶點，這是一種細胞“種子”，能產生無數的後代，是大腦清除惡性細胞一個無情的障礙。
納米粒子在人腦癌細胞內釋放微RNAs(淺藍色)。
他們的實驗結果發表在6月21日的“納米快報”上。
約翰·霍普金斯大學醫學院(Johns Hopkins University School Of Medicine)神經學、腫瘤學和神經科學教授、肯尼迪·克里格研究所(Kennedy Krieger Institute)的研究科學家約翰·拉特拉(John LaTerra)表示：“就其基因構成而言，腦癌是人們最廣泛理解的癌症之一，但我們尚未找到一種好的治療方法。”他是約翰·霍普金斯大學醫學院的神經學、腫瘤學和神經科學教授。“癌症幹細胞的恢復能力和血腦屏障是主要障礙。”
進入大腦的血液通過一系列血管被過濾，這些血管起到保護屏障的作用。但LaTerra說，這種血腦屏障阻斷了分子藥物，這些藥物有可能通過靶向腫瘤幹細胞來徹底改變腦癌治療方法。
約翰·霍普金斯大學醫學院生物醫學工程、眼科、腫瘤學、神經外科、材料科學和工程以及化學和生物分子工程學教授喬丹·格林博士說：“要使腦腫瘤治療現代化，我們需要繞過血腦屏障的工具和方法。”“我們需要技術，在不損害正常組織的情況下，安全有效地將敏感的基因藥物直接送到腫瘤內部。”
格林說，一個很好的例子是膠質母細胞瘤，這是亞利桑那州參議員約翰·麥凱恩正在與之鬥爭的腦癌的一種形式，通常需要反覆手術。LaTerra說，醫生會切除他們能看到的腦瘤組織，但惡性腫瘤往往會很快復發。大多數膠質母細胞瘤患者在確診後活不到兩年。
長期以來，科學家們一直懷疑，腫瘤幹細胞是促使膠質母細胞瘤和其他癌症復發和擴散的根源。這些幹細胞會產生其他的癌細胞，如果它們逃避外科醫生的刀子，就會導致全新的腫瘤。
拉特拉和格林是約翰斯霍普金斯金梅爾癌症中心的成員，他們設計了一種方法，可以有效地將超微小的微RNAs包傳送到已經建立的腦瘤中。這些微RNAs以腦癌幹細胞為靶點，以阻止它們傳播和維持腫瘤生長的能力。
這些包是由可生物降解的塑料製成的，類似於用於外科縫合的材料，並且隨著時間的推移會降解。它們比人類頭髮的寬度小1000倍，是細胞用來交流的自然成分的典型大小和形狀。當癌細胞吞噬這些包時，它們會分解並釋放它們的微RNA“有效載荷”，特別是在微RNAs需要在癌細胞內起作用的地方。
包裹在納米粒中的是與兩個基因HMGA 1和DNMT連接的信使RNA特異性結合的微RNAs，這兩個基因共同起調節細胞中基因表達程序的作用。
當microRNAs與這些信使RNA結合時，它們阻斷了它們的蛋白質製造能力，並關閉了驅動癌細胞幹細胞狀特徵的程序。如果沒有幹細胞的特性，癌細胞就會更容易分化，失去傳播腫瘤的能力，而且更容易受到輻射和藥物的影響。
在他們的實驗中，約翰霍普金斯大學的科學家們將人類膠質母細胞瘤細胞植入了18只老鼠體內。為了模擬治療現有腫瘤的臨床挑戰，科學家們等了45天才對這些動物進行治療，以確定它們是否有發育良好的腫瘤。其中一半的動物接受了含有活躍的microRNAs的納米顆粒直接注入腦瘤，另一半的動物接受含有非活性的microRNAs的納米顆粒。為了分離納米粒子的作用，科學家們使用了沒有免疫系統T細胞的小鼠，這些T細胞是以癌細胞為靶點的。
9只接受非活性微RNA(對照組)的小鼠中有5只在兩個月內死亡，其餘的對照組小鼠在90天內死亡。9只接受活躍microRNAs的小鼠中，3只存活至80天，6只存活至133天。隨後對這6只老鼠進行了安樂死，並對分離出的老鼠大腦進行了腫瘤檢測。
所有的未接受RNAs注射的小鼠死後大腦中都有巨大的腫瘤。4只接活性RNAs活到133天的小鼠沒有腫瘤，2只老鼠有小腫瘤。
格林說，許多基因藥物的設計目標是一個基因。約翰·霍普金斯小組在這項研究中使用的納米粒子類型可以封裝多種類型的微RNAs，以針對多個基因網絡。
LaTerra說，當腦癌幹細胞將納米顆粒內化並轉變為非幹細胞狀態時，臨床醫生可以利用這種情況，給出輻射或其他藥物來殺死現在易受傷害的癌細胞。
格林說，其他地方的科學團隊正在開發使用脂質基材料的微RNAs包，一些標準的化療是在一種叫做脂質體的脂肪納米顆粒中進行的。
格林和拉特拉說，他們研究中的納米粒子能夠穿透整個腫瘤，因為齧齒類動物的大腦很小。大腦更大的人類可能需要一個泵和導管將納米粒子輸送到整個大腦。
約翰·霍普金斯小組正在努力擴大其納米粒子的開發規模，並在申請開始人體臨床試驗之前使其穩定性和質量標準化。
研究小組已經為這項研究中使用的部分技術申請了專利。
——來源；約翰霍普金斯醫學院
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