精子添加导向装置摇身变成靶向给药新手段,将用于妇科癌症治疗


通过为精子增加一个导向装置,我们很有可能发明出一种崭新的靶向给药手段。



将药物递送到癌症细胞里是现代医学最大的难题之一。其中有许多原因:药物分子往往会被体液稀释,或者被其他器官吸收,而就算药物成功被递送到癌症细胞区域,它们也不一定可以突破病变的细胞壁。所以,医疗界正在努力的寻找一种药物递送手段来解决这些问题。


德国的综合纳米科学研究院研究员Mariana Medina-Sánchez和她的团队发明出了一种独特的办法:她们创造了一种使用精子来向肿瘤递送药物的系统。此系统的设计专门针对于妇科癌症,子宫内膜异位,以及骨盆腔发炎等女性生殖系统疾病。此系统的原理十分简单:Medina-Sánchez 的团队首先会把精子泡在药物中,使它们吸收大量的药剂。紧接着,这些精子会被迫游入一种独特的机械“缰绳”中。这种可以自我收紧的“缰绳”将会被牢牢地固定在精子的头上。


在这些“缰绳”的表面涂有一层铁,因此可以受到外部磁场的控制。简单来说,精子的作用就是提供动力,而医生可以把它们导向肿瘤。在此之外,这些“缰绳”还有一个快速释放功能。当它们碰到一个平面时,两者相撞的力将会使它们放开精子,让精子可以自由的游走。这个功能的意图是在碰到肿瘤后释放精子,让它们嵌入癌细胞中。


Medina-Sánchez 和她的团队已经在实验室中验证了该系统的效果。在实验中,她们选择使用与人类精子相似大小的牛精子,将一种常用的化疗药——阿霉素,注入其中,并成功的将它们套上缰绳。之后,这些精子被导向一个由海拉细胞和海拉球状体组成的标准癌细胞模型。实验结果显示,缰绳将会大幅度减少精子的游速,使它们变慢43%。不过,再慢的精子也可以游动并进入癌细胞。最终,该系统成功地杀死了癌细胞,就连球状癌细胞都会被精子突破,使药物从内部杀死细胞。


这个结果是惊人的。因为与其他药物递送系统,比如细菌,精子有着巨大的优势。精子不会像细菌那样激发免疫功能的攻击,也不会形成可能引发各种问题的细菌群。在此之外,精子也可以保护药物避免被各种酶的破坏,并且不会不小心释放其中的药物。在这一点正是另外一种“分子笼”药物系统——胶束的缺点。


当然,该系统也有几个缺陷。首先,在把精子带到肿瘤后,留下的缰绳就不再有任何功能。他们需要了解人体将会如何处理以及排出这些微小的机械装置。其次,药物剂量的可控性也是一个问题。这将与抵达目标的精子和它们携带药物的质量有关,需要非常精细的计算。


最后,他们还需要使用人类精子进行测试。而这将引发各种伦理问题:这些精子将来自何处?它们有没有导致怀孕的可能?


如果这些难题被成功地解决,该系统将会有无穷的潜力。仅在美国,每年就有超过10万女性被诊断出患有妇科癌症,而她们急需高效的治疗手段。 Medina-Sánchez和她的团队表示:“在不久的未来,精子-混合系统也许将会成为原位癌症的诊断和治疗手段”。




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