癌症患者化療期間的畫作

癌症患者化療期間的畫作。Credit: Titus Prime CC BY-SA 2.0

癌症如果已經化療了,為什麼有時還會沒效呢?如果癌細胞產生抗藥性,治療就有可能失效。現今使用化療治療癌症,通常會先讓腫瘤萎縮,但如果出現抗藥性,腫瘤就有可能長回來。而常見癌細胞抗藥的機制,在於其內有一個特定的會「排出藥物」和「阻止藥物進入細胞」的基因,其編譯「多藥抗藥性蛋白」(multidrug resistance protein 1, MRP1),過度表現,也就是過度將藥物排出細胞。

奈米顆粒阻斷癌細胞抗藥機制

美國麻州理工學院(MIT)的研究員,針對上述形成抗藥性機制,設計一種奈米裝置,可以先行阻斷主導抗藥性的基因,再啟動化療藥物來攻擊腫瘤。這種裝置的組成,是將有DNA塗層的金奈米顆粒埋入水凝膠中,使用時將這個東西直接注射或埋入腫瘤位置。這種奈米金顆粒上的DNA塗層,研究員將之稱作奈米信標(nanobeacons),平時會折起,結構像是髮夾,但當其遇到癌細胞內正確的mRNA序列時,DNA會展開來和mRNA結合,以避免其產生前述的「多藥抗藥性蛋白」(MRP1)的分子當DNA展開的同時,也釋放出事先搭載嵌入的5-fluorouracil化療藥物,如此可以攻擊癌細胞的DNA

治療+診斷

而當這個反應發生時,整個裝置散發出不同波長的螢光,研究員得以檢視細胞內的狀況。也因為這樣,這種顆粒也可以當作是診斷工具,用來了解這種癌症相關基因在腫瘤細胞內是否被啟動。

縮減腫瘤成效顯著

為了驗證這個裝置對癌症治療的有效性,研究員將這個發明測試在具有人類乳癌腫瘤(triple negative tumor)的小鼠身上。這種腫瘤因為缺乏乳癌常見的三種生物標記–estrogen receptor、progesterone receptor和Her2,所以傳統的方式是難以做針對性治療的。而注射這種新發明的裝置,可以阻斷MRP1基因的表現,然後輸送化療藥物5-fluorouracil,兩週後,腫瘤成功縮減了90%大小。研究員發現這種顆粒可以讓MRP1消失最長達兩週。

當注射埋有披覆DNA奈米金顆粒的水凝膠後,該水凝膠會待在原地同時披覆在腫瘤上。而局部注射的方式,遠比藉由身體的循環系統來將藥物帶到目的位置好,避免了可能出現的藥效減退。

其實,同樣的設計想法,也可以應用在其他癌症的治療,針對某種基因作標的。現在正著手研究用同樣的設計想法,標定出另一種會刺激胃癌擴散到肺部的基因。

文章參考:MIT News
圖片來源:Titus Prime@Flickr  CC BY-SA 2.0



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BioMeder

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