普渡大学科学家用RNA纳米技术治疗癌症

普渡大学(Purdue University)的科学家宣布，他们利用遗传物质链构建了微型运载工具。这种运载工具可以将抗癌治疗药物直接运送到受感染的细胞中，为慢性疾病的治疗提供了潜在的财富。这些所谓的纳米粒子，由三个核糖核酸片段组装而成，类似于微型三角形。

这种微小颗粒既具有进入细胞的合适大小，又具有携带其他治疗性RNA链的合适结构，从而能够阻止病毒生长或癌症的进展。该团队已经在老鼠和实验室培养的人类细胞中测试了纳米颗粒对癌症生长的抑制作用。

“RNA作为抗癌治疗剂有着巨大的前景，但到目前为止，我们还没有一个有效的系统，可以将多种治疗剂直接带入特定的癌细胞中，在那里它们可以执行不同的任务，”研究小组负责人郭沛轩说，他是普渡大学分子病毒学教授，在普渡大学癌症研究中心、兽医学院和韦尔登生物医学工程学院联合任命。

“医生们希望纳米技术可以解决这个问题，而这些小三角形的应用可能会解决这个问题。”

这项研究发表在科学期刊上的两篇相关论文中纳米快报和人类基因治疗。

郭的团队通过将不同种类的RNA连接在一起来制造纳米颗粒，他们之前的研究为他们提供了充分的实践机会。在用几条RNA链模仿一种名为phi29的杀菌病毒制造出一个微小的“马达”几年后，研究小组学会了如何将这些线状分子操纵成不同的形状，包括棒状、三角形和阵列。

郭说:“我们当时推测，这些形状将纯粹用作物理支架，在其上可以构建更复杂的纳米器件。”但在细胞内携带遗传信息的RNA也有许多治疗功能。“我们意识到，如果我们在RNA支架上构建不同种类的治疗性RNA，并创建一个单一的结构，我们可能能够应对医学领域面临的几个挑战。”

RNA分子有许多不同的形式，研究小组从phi29病毒中模仿的一种称为pRNA的RNA也可以与其他类型的RNA连接，形成更长的混合链，具有研究人员可以分配的特性。

郭解释说:“我们四处寻找RNA链，当它们遇到癌细胞时，它们会以某种方式表现出来，因为它们中的每一个都需要执行治疗的一个步骤。”“一种有效的抗癌药物需要完成几个任务。它首先需要识别癌细胞并进入其内部，然后它需要摧毁它。”“但我们也希望这种物质能给我们留下痕迹，标记出分子的路径。“这样，我们就可以精确定位癌症的位置，并追踪治疗后的结果。”

为了完成这些任务，研究小组转向了其他形式的RNA，这些RNA可以干扰细胞内的活动。研究小组对各种有希望用于疾病治疗的RNA形式进行了分类，并发现了三种可以执行每种预期任务的RNA形式。一个例子是“小干扰RNA”，或siRNA，它使细胞中的某些基因失活。另外两种是结合癌细胞表面标记物的RNA适体，以及可以降解癌细胞或病毒中特定RNA的核酶。

“我们将三条治疗链中的每一条与一段pRNA连接起来，形成三条杂交链，”郭说。“然后，利用我们从早期工作中学到的技术，我们能够将这三种材料组合成25到40纳米宽的三角形。”“对于任何用于人体的纳米颗粒来说，这都是‘金发姑娘’的尺寸——既不太大，也不太小。”

郭说，大于100纳米的颗粒通常太大，无法穿过细胞膜进入细胞内部，而且人体很难保留小于10纳米的颗粒。但是这些小三角形很合适，在实验室实验中，它们很好地阻断了人类乳腺癌细胞和白血病模型淋巴细胞的生长。

“癌细胞的一个特点是它们不会停止生长，这是肿瘤发展的原因之一，”郭说。“一旦进入，siRNA本质上指示细胞‘停止而不是停止’。这些纳米颗粒在几天内就在乳腺癌细胞培养中发挥了作用。”

一组正在患上癌症的老鼠用纳米粒子进行了测试，它们没有患上癌症。另一组接受突变的非活性RNA测试的人都患上了肿瘤。

“结果非常有希望，但在我们可以在人体上测试这种疗法之前，我们仍然有几个障碍要跨越，”郭说。“首先，我们必须确保它像我们想象的那样安全。一些RNA也可能对非癌细胞有毒，尽管我们的纳米颗粒似乎可以直接进入我们想要它们去的癌细胞，但在将它们注射到活人体内之前，我们必须确保它们不会去其他地方。”

郭说:“许多研究表明，治疗形式的RNA，如siRNA或核酶，可以放在一起杀死癌症，但主要的障碍是找到能同时将它们带到特定细胞的递送方法。”“纳米技术在这方面开始取得成效，因为它可能为我们提供了解决问题的办法。我们希望加强我们目前所做的工作，并将其改进用于人体试验。”