2016年3月7日 星期一

DNA 特洛伊木馬

DNA 'Trojan horse' smuggles drugs into resistant cancer cells

February 23, 2016

Pam Frost Gorder

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俄亥俄州立大學的學著們正在研究對付抗藥性癌症的方法,希臘人看了可能會心一笑,很像特洛伊木馬攻擊的方式,只是他們把木馬改成DNA,裡面的人變成入侵物。而入侵物就是很常用的癌症藥物。在實驗的測試下,當變得有抗藥性的白血病癌細胞吸收了那有「木馬」的藥物,這癌細胞就倏地死去。


其實在先前也有人用相同的木馬包裝法-DNA 摺疊-使實體腫瘤(除了血液瘤以外)的抗藥性形同虛設。也就是說,這次的實驗是有史以來第一次用 DNA 摺疊對付白血病癌細胞且成功。研究學者已對老鼠的腫瘤進行實驗,實驗初步的結果已經刊載在 Small 期刊,他們希望可以儘速進行人體實驗。

這項研究還包括對抗藥性急性骨髓性白血病的臨床前研究 。值得一提的是,當阿黴素分子進入急性骨髓性白血細胞內,該細胞就會辨識並將該藥物分子推出細胞,俄亥俄州立大學維克納醫學中心同是研究員的 John Byrd 說道,這有點像抽水幫浦的機制。

John Byrd 和機械系助理教授 Carlos Castro 正在共同研究一種機制來隱藏阿黴素的分子,好使那萬惡的癌細胞沒法射出阿黴素。

同事血液學專家的 John Byrd 說道:「癌症細胞固然有抵抗藥物的方法,但是我們覺得亢奮的是,當我們包裝完藥品,我們就可以硬塞進去,一直累積,直到他死掉。我們甚至可能可以選擇性的送入癌細胞不送入正常細胞內,好使沒有副作用。」

奈米工程及生物設計實驗室的主導者也說:「這 DNA 摺疊的奈米結構有改變藥物傳遞的潛力,不是單純的改變交通工具,而是開啟藥物研究新的大門。舉個例子,我們就可以改變它的形狀,精密的改變硬度,然後就可以觀察這如何影響藥物進出。」

在測驗裡,研究員就發現原本必阿黴素唯恐不及的急性骨髓性白血細胞,現在,有效的吸收那些被 DNA 包裹起來的藥物分子。他們使用螢光標誌來追蹤那些藥物分子。

每個膠囊大概是 15 奈米寬、100 奈米長,跟比癌細胞用來吸收的孔小 100 倍。他有四個孔,開口的隔室,與其說是人們要吞的膠囊,不如說是被拉長的煤渣塊。

博士後研究員 Christopher Lucas 說道:「阿黴素的運作方式是黏上癌細胞的 DNA 並且阻止其進行複製。所以我們設計了這種分子,好讓許多的 DNA 鹼基可以附著上去,且當此結構解體時,阿黴素就可以盡可能地搞破壞了。」

Carlos Castro 教授將這個分子設計得比較穩定,好使他不要太早釋放大量的藥物分子,如果太早就會被癌細胞趕出去了。他們使用螢光顯微鏡發現,這細胞把這藥物分子吸入處理食物的胞器,這膠囊就裂解並放出許多藥物分子,大部分的細胞在吸收這膠囊後 15 小時候陣亡。

有趣的是,這是在 Carlos Castro 實驗室的工程師第一次設計這藥物導向的 DNA 折疊。雖然 DNA 分子常被稱為生命的基石,現在,工程師反而用合成的 DNA 為製造藥物載具的原料。先前,俄亥俄州大學的工程師已經製造出一些用 DNA 做的活塞和鍊條。Carlos Castro 指出 DNA 是個聚合物,很天然的聚合物。他們就使用 DNA 的物理特性-分子間的吸引力-來做出許多很多小小的機器之類的,更好玩的是,因為吸引力,他們甚至被封為可以自動合成的原料。

碩士研究員 Patrick Halley 說道:「研究員使用了在噬菌體裡很常見的基因,然後合成一些 DNA 來摺疊噬菌體的鏈狀物,這個摺疊狀結構有作用,但是 DNA 並未有作用。對一般人講解這科技時,最難船的就是,這 DNA 只扮演固定形狀的腳色,他是個靜態的結構,他不會跟一般人的想像一樣,轉譯成 RNA 然後轉譯成蛋白質。」

Carlos Castro 指出他的夢想,量化生產這藥物載具,他希望創造出既經濟上可行又精簡的製程。John Byrd 說道,這個載具可能可以對抗所有抗藥性的癌症,如果這在動物實驗可行,然而,話鋒一轉,他說,對付其他病原體可能就不一樣了。