子刊|水果也会用纳米技术?因能治疗癌症,还登上 Nature 和 Cell 子刊!

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(图片来源:摄图网)
作者|纪红艳 来源|丁香学术(ID:dingxiangshiyan)
水果,作为大自然的馈赠,帮助人类度过了远古的狩猎采集时代,也为现代人的餐桌提供了丰富的滋味与明亮的色彩。
提起水果的好处,生物学家首先想到的,是水果中富含的各类营养物质与膳食纤维。大量研究证明摄入足量的水果能够降低人类患多种疾病的风险,而水果中的膳食纤维也能有效降低一些消化道癌症的发生。
几乎在同一时间,一个领域的蓬勃发展,正在让抗癌药物的靶向越来越精准、高效,这个领域就是纳米科学。
可谁能想到,纳米技术与水果,这两个风马牛不相及的事物,早就在自然界中有了交集。大自然对纳米技术的「应用」,也走在了纳米学者前面。
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图片来源:Nature Communication
2013 年,来自路易斯维尔大学的张皇阁教授带领团队在 Nature Communication 上发表了题为 Delivery of therapeutic agents by nanoparticles made of grapefruit-derived lipids 的研究 [1]。该研究率先发现,葡萄柚中存在着一种天然的纳米载体,而且这种纳米载体能够被用来搭载抗癌药物以治疗癌症。
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图片来源:Nature Communication
在这项研究中,作者用电镜在葡萄、葡萄柚、番茄果汁中观测到一种含量极高的纳米载体。这种纳米颗粒在葡萄柚中含量最大,可达到 2.21 克每公斤。这意味着通过种植水果,我们可以获得大量制备此类纳米载体。
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图片来源:Nature Communication
更神奇的是,作者观测到,葡萄柚纳米载体(GNVs)能够进入造血细胞以及非造血细胞内,并且呈现出剂量相关性,这提示了 GNVs 搭载药物的潜力。
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子刊|水果也会用纳米技术?因能治疗癌症,还登上 Nature 和 Cell 子刊!】图片来源:Nature Communication
同样,在向小鼠静脉或者腹腔注射了带有标记的 GNVs 后,作者成功在多种重要的脏器中检测到了 GNVs,而且 GNVs 在各个脏器的富集与用于药物递送的纳米颗粒相似。但与人造纳米颗粒不同的是,GNVs 无法穿过胎盘,这意味着 GNVs 的应用范围很有可能比人造纳米载体更广。同时,细胞实验与体内试验显示,GNVs 的细胞毒性较低。
在确定了 GNVs 可以被细胞和器官吸收后,作者用体内与体外试验证明,GNV 能够像脂质体一样,将质粒与蛋白带入细胞内。
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图片来源:Nature Communication
在该研究的最后,作者使用 GNVs 搭载了一种名为 JSI-123 的 stat3 抑制剂,并成功抑制了不同位置的,多种类型的肿瘤的生长。其中还包括难以治疗的脑部肿瘤。
总而言之,这项研究证明了「水果纳米载体」用于搭载药物的可行性,而且这种「纳米载体」非常容易生产。同时,通过控制研磨水果榨汁的压力,科学家可以调节水果纳米载体的尺寸,让其处在最理想的范围内,避免肾脏与肝脏的代谢导致的药物作用时间减少。
在后面的几年中,张皇阁教授基于该研究的发现,进行了大量的拓展性工作。
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图片来源:Cancer Research
2015 年,研究团队对 GNVs 进行了改造。通过用带有炎症反应相关受体的白细胞膜包裹 GNVs 所制备而来的 IGNVs, 张皇阁教授团队成功靶向了炎症位点,并能够有效将药物定位到癌症的炎症区域,并杀伤癌细胞。