我实验室谭蔚泓教授课题组研发出能用于靶向输送抗癌药物的DNA纳米火车

我实验室谭蔚泓教授课题组最近研发出了能用于向体内肿瘤细胞靶向快速输送抗癌药物及生物成像试剂的DNA纳米火车。该纳米火车能够将抗癌药物精确地输送到目标肿瘤细胞，并且具有载药量大、制备成本低、生物相容性好等优点。相关研究结果最近发表在美国科学院院刊上（PNAS 2013, doi/10.1073/pnas.1220817110）。
   利用化学抗癌药物杀死癌细胞是现代医学治疗癌症的一项重要手段。传统的化疗药物无法将癌细胞和正常细胞区分开，在杀死癌细胞的同时也会将正常细胞杀死，毒副作用大。将纳米技术与生物技术结合，科学家们开发了各种用于癌症治疗的纳米靶向药物输送系统，这些纳米颗粒大多由无机或高分子有机材料组成，将抗癌药物输送到体内后将长时间停留在体内，难以代谢分解，存在潜在的毒副作用，并具有一些其他缺陷，例如成本较高，药物输送剂量有限等等。针对上述问题，谭蔚泓教授课题组研发出DNA纳米火车，该纳米火车由多条DNA短单链杂交组成，三维结构形似火车。“火车头”部分由DNA核酸适配体构成，该部分可特异性的识别并结合癌细胞；剩余的DNA结构则构成了高容量的一节一节的“车箱”，用于装载药物或其它生物试剂。与无机纳米颗粒靶向给药系统相比，该系统制备成本相对较低，识别肿瘤细胞的特异性非常高，药物负载量更大，且细胞毒性小。实验结果表明，在体外和模型小鼠体内，DNA纳米火车只特异识别目标癌细胞并结合在细胞膜上，随后进入细胞内并释放药物，进而杀死癌细胞。利用药物或者装载的生物成像试剂的荧光成像，还可以对整个过程进行实时监测。进一步研究发现，与游离的抗癌药物一样，装载在纳米火车上的抗癌药物可有效抑制小鼠肿瘤生长，但其对小鼠的毒副作用比游离药物要小很多。
   该纳米火车的另外一个显著优点在于，可针对不同类型的癌症细胞的特有生物标志物，选择不同类型的DNA核酸适配体，开发出用于靶向不同类型癌症的纳米火车。针对不同细胞筛选DNA核酸适配体是谭教授小组几年前所做的开创性工作，意义十分重大。 几年来他们已筛选到不同疾病细胞的核酸适配体，包括白血病、肺癌，乳腺癌，胰腺癌和肝癌等癌细胞以及一些传染病的DNA核酸适配体，并开展了大量的基础研究、转化医学研究和应用开发。因此，该纳米火车平台具有广泛的应用前景。
   该研究工作得到国家自然科学基金委创新研究群体基金（21221003），科技部国家重大科学研究计(2011CB911000)和湖南大学985工程建设资金的资助。主要科研人员是研究生和博士后。