最近美國一項關(guān)于20世紀70年代至1999年兒童腫瘤治療的研究顯示雖然患者的生存率在逐年提高但生存者的生活質(zhì)量很低。這種情況在20世紀90年代接受治療的患者群體中更為明顯。
70%的兒童腫瘤幸存者會(huì )出現治療的副反應,包括繼發(fā)腫瘤。隨著(zhù)生存率改善,世界范圍內的兒童癌癥幸存者人數也在增加。
副反應會(huì )增加幸存者及其家人的壓力以及對衛生體系的需求。但一個(gè)新興的醫學(xué)領(lǐng)域——納米藥物,可以降低副反應并提高幸存者的生活質(zhì)量,這為實(shí)現更好的兒童腫瘤治療帶來(lái)了曙光。
什么是納米藥物?
納米藥物是將納米材料或納米顆粒應用到醫藥領(lǐng)域。納米顆??梢詤f(xié)助藥物是傳輸到藥物自身不能到達的地方。
納米非常微小。1納米是1米的百萬(wàn)分之一。用于傳輸藥物的納米顆粒通常在20至100納米這個(gè)范圍內,盡管納米材料的尺寸因其結構設計不同而十分多變。
納米顆??梢酝ㄟ^(guò)相關(guān)設計將藥物包裹并運送至需要藥物的部位。這種靶向手段意味著(zhù)藥物可以在它們被運送到的特定的靶區發(fā)揮最大的腫瘤損傷作用。這能夠將對周?chē)=M織造成的附帶損害最小化,包括副反應。
美國食品藥品監督管理局批準的第一個(gè)腫瘤納米藥物是Doxil。自1995年起,它就用于治療包括卵巢癌,多發(fā)骨髓瘤和卡波氏肉瘤(一種只侵犯免疫缺陷病人如艾滋患者的罕見(jiàn)腫瘤)在內的成人腫瘤。
目前有一系列的治療成人腫瘤的新型納米藥物正處于臨床試驗階段或已經(jīng)上市。但是僅有少數的藥物獲批用以治療兒童腫瘤,盡管這可能是納米藥物能發(fā)揮最大作用的領(lǐng)域。
納米藥物如何發(fā)揮作用?
納米顆粒的藥物傳送體系能夠以多種方式發(fā)揮作用。除了攜帶藥物,納米顆粒還能攜帶特定的化合物并與腫瘤細胞的表面分子相結合。兩者一旦結合,納米顆粒就能安全地將藥物傳送到特定的腫瘤部位。
納米材料還能提高藥物的溶解性。對于一個(gè)藥物而言,如果想要起效則必須進(jìn)入血液系統,意味著(zhù)它必須可溶。例如腫瘤藥物paclitaxel(Taxol)是非可溶的因此必須由可溶的載體分子將其運入血液。然而這種分子會(huì )造成患者的過(guò)敏反應。
為了克服這些問(wèn)題,化學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種源于血清白蛋白的納米顆粒。它能夠攜帶paclitaxel使之可溶并且不會(huì )造成過(guò)敏反應。
腫瘤周?chē)难芡ǔ6茧s亂無(wú)章而且通透性較高。這些血管使得化療藥物能夠持續進(jìn)入腫瘤,但由于化療藥物分子很小,它們也能從這些血管中彌散出腫瘤區域,轉而攻擊周?chē)M織。納米顆粒分子稍大,能夠困在腫瘤內部從而發(fā)揮作用。
一旦它們將藥物運送至細胞,經(jīng)過(guò)設計的納米顆??梢粤呀鉃闊o(wú)害的副產(chǎn)物。這對于還在生長(cháng)發(fā)育的兒童而言尤為重要。
納米顆粒的種類(lèi)
納米顆粒在各方面的特征都不盡相同,比如形狀和尺寸。研究人員需要將納米顆粒和它要運送的藥物以及特定的腫瘤準確配對。
目前一系列納米顆粒的結構正在設計當中。其中一個(gè)有趣的例子就是DNA折紙形狀。因為DNA是生物材料,設計成DNA折紙形狀的納米顆粒不會(huì )被免疫系統識別為外源性物質(zhì)。因此這些納米顆粒將藥物運送至病變細胞時(shí)可以逃避免疫系統的識別,從而減輕藥物的副反應。
另一個(gè)納米藥物結構的例子是聚合物納米載體。我們最近鑒定了一種在胰腺癌中能夠促進(jìn)腫瘤生長(cháng)、腫瘤播散和化療藥物耐藥性的基因。
我們運用一種叫做聚合物納米載體的納米藥物并將其與藥物連接,這種藥物能夠使腫瘤基因處于沉默狀態(tài)。我們將二者組裝成納米藥物并將藥物運送至腫瘤。
這些納米藥物能夠減少腫瘤基因的表達,阻斷腫瘤生長(cháng)和胰腺癌的播散。然而我們也證實(shí)了聚合納米攜帶體可以在實(shí)驗室內與其他的基因沉默藥物相連接。這意味著(zhù)這種方法可以運用于許多種其他的基因相關(guān)腫瘤。
納米藥物如何幫助治療兒童腫瘤?
在兒童腫瘤的標準治療方案中,化療藥物通常會(huì )根據成人的劑量給予相應兒童年齡或體型能夠耐受的最大劑量。但是兒童不是縮小版的成人,兒童體內與生長(cháng)發(fā)育相關(guān)的化學(xué)過(guò)程可能會(huì )引起在成人中沒(méi)有的效應和對化療藥物的反應。
另外,如果兒童對某種藥物耐藥同時(shí)已經(jīng)使用了可耐受的最大藥物劑量,我們沒(méi)有辦法在不增加毒副作用的情況下再增加藥物劑量。通過(guò)組裝藥物并把它們直接運送至病變細胞來(lái)減少附帶傷害,從理論上講,納米藥物可以提高來(lái)藥物的使用劑量。
納米藥物在安全治療兒童腫瘤方面有著(zhù)強大的潛力。然而過(guò)少的研究阻礙了它的發(fā)展。納米藥物治療中近2/3的研究重心,超過(guò)250種納米藥物產(chǎn)品都聚焦在腫瘤上。但是它們并沒(méi)有轉化為針對兒童腫瘤的即將上市的新型治療。
但是我們仍然有所進(jìn)展。我們正在研究能夠運輸基因沉默藥物的納米顆粒的結構,它能夠治療兒童最常見(jiàn)的顱內腫瘤——髓母細胞瘤。
我們同時(shí)還在研究針對其他兒童腫瘤的納米藥物。這些疾病包括藥物難治型急性淋巴細胞性白血病,它是最常見(jiàn)的兒童腫瘤,以及神經(jīng)母細胞瘤,這種腫瘤是五歲以?xún)葍和畛R?jiàn)的腫瘤。