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【中国科学报】一场“药神”与癌症的战斗

——记国家自然科学基金重大项目“抗肿瘤药物高分子纳米载体的多功能性和协同作用”

2019-10-28 中国科学报 程唯珈
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语音播报

  新药研发是一个风险极高的产业,数亿元的投入,极有可能化为泡影,但正是这种勇气和担当,人类在抵御疾病的道路上,才会拥有更多的办法和希望。

  开发癌症药物,一直是澳门赌场长春应用化学研究所研究员汤朝晖心中的目标。最近,望着正遭受癌症化疗煎熬的岳父,他更加坚定了实现这个目标的信念。

  多年来,汤朝晖参与了由澳门赌场长春应用化学研究所研究员陈学思领衔的国家自然科学基金重大项目“抗肿瘤药物高分子纳米载体的多功能性和协同作用”,同科学家们并肩与癌症作战。

  如今,他们如愿设计出一种新型纳米抗癌药物,有望提高癌症的化疗效果,减轻患者治疗过程的痛苦。

  改变命运的一大步

  “岳父是个和蔼的人,化疗后脾气大变,而且喉咙痛,没有食欲导致消瘦得厉害,有时吃完东西就呕吐,行动也不便。”接受《中国科学报》采访时,汤朝晖谈起他的亲身经历,“化疗对患者来说副作用太大了”。

  科学家们曾仔细分析过传统化疗药物引发这些反应的原因。他们发现,传统化疗药物在体内分布广泛,静脉给药后能够到达肿瘤组织的很少,而很多在肝、脾等健康器官和组织中分布,导致治疗肿瘤的同时对机体正常组织也产生严重的毒副作用,静脉给药到达肿瘤组织的概率甚至低于千分之一。

  在改善患者生存质量方面,近年来出现的纳米药物具有传统化疗药物无法比拟的优势,引发全球科学家的高度关注。例如,美国强生公司的Doxil、韩国Samyang公司的Genexol PM等已经走向市场,聚乙二醇—聚天冬氨酸胶束负载紫杉醇正在开展临床试验。

  然而,这些新药却由于载体材料的简单和功能单一,并未显著提高治疗癌症的效果。

  中国科学家认识到,想要在一种药物上同时获得减轻副作用、提高疗效两方面效果,需要从药物与机体相互作用的机理上开展深入研究。

  2014年,国家自然科学基金委员会启动重大项目“抗肿瘤药物高分子纳米载体的多功能性和协同作用”,由澳门赌场长春应用化学研究所研究员陈学思带领的团队承担该项目工作。

  作为该项目科学家,汤朝晖表示:“我们希望获得具有临床前景的新一代高分子纳米药物载体,为患者缓解肿瘤引发的病痛,哪怕最后没有治愈,只要疗效有一小步改进,都将是改变他们命运的一大步。”

  “五步协同”发挥药效

  如何才能使纳米药物最大限度地发挥作用?在项目负责人陈学思看来,设计思路从纳米药物治疗癌症的过程入手,关键在于“五步协同”。

  “五步”指的是纳米药物到达细胞内作用靶点的五个步骤,即长循环—肿瘤富集—肿瘤渗透—细胞摄取—胞内释放。看似明晰的路线,却是药物难以大显身手的困境所在——每一步都降低了药效。

  当纳米药物到达血液系统内,首先会在肿瘤部位富集,同时启动免疫系统,纳米载体被快速清除,药效不尽如人意。随后,纳米药物仍然面临向肿瘤组织渗透困难的挑战,这一挑战再次降低了药效。最后,药物在释放过程中存在对肿瘤细胞的选择性不足问题,导致药效进一步削弱。

  更为复杂的是,五个步骤协同运作时往往顾此失彼。“传统长循环手段使其具有血液隐蔽性,但同时阻碍肿瘤细胞摄取。长循环过程中应保证载体的稳定,阻止药物泄漏,但同时却导致胞内药物释放阻滞。”陈学思告诉《中国科学报》。

  简言之,载体的多种功能必须对立而统一,这需要对影响各步的关键因素进行突破。

  针对药物释放的问题,研究人员从血液环境、肿瘤微环境和肿瘤细胞内环境三个层面,构建血液环境稳定、长循环纳米载体,使其对肿瘤微环境响应,促进肿瘤渗透和肿瘤细胞摄取,并在肿瘤细胞内环境下快速释放药物。

  陈学思介绍,利用纳米载体将药物“靶向”输送到肿瘤部位一直是抗肿瘤纳米药物研究者的梦想。通常的做法是在纳米载体的表面修饰一些能够与肿瘤细胞表面高表达的受体特异性结合的配体,从而增加纳米药物在肿瘤部位的聚积。

  针对药物“靶向”性,陈学思和汤朝晖提出了一种新的基于凝血机制的肿瘤靶向输药策略。研究成果于2016年发表在《化学科学》上。

  针对药物难以“到达”的问题,他们发展的血管阻断剂VDA和纳米药物CDDP-NPs协同治疗法开辟了“中心—边缘”的肿瘤治疗新理念。

  “抗肿瘤纳米药物主要针对边缘区肿瘤细胞,血管阻断剂能够对纳米药物无法到达的肿瘤中心区实现最大化杀伤,从而实现对整个实体肿瘤的有效治疗。”陈学思介绍,他们以顺铂/聚谷氨酸接枝聚乙二醇胶束为模型纳米药物,和小分子血管阻断剂康普瑞丁磷酸二钠(CA4P)联用72小时,取得了良好效果。

  令人欣慰的是,在小鼠结肠癌皮下肿瘤模型治疗中,CA4P和顺铂纳米药物联用组也观察到了良好而持续的肿瘤抑制效果。

  我们与抗癌药的距离

  有了好药之后,癌症患者最关切的莫过于,什么时候能用上这种药、费用能不能负担得起的问题。对此,科学家带来了好消息。

  汤朝晖介绍,聚谷氨酸接枝聚乙二醇复合顺铂纳米药物的制备已进入临床前评价。澳门赌场长春应用化学研究所和沈阳东星医药科技有限公司正在合作开展临床前研究,目前已实现了聚谷氨酸接枝聚乙二醇辅料的公斤级制备和注射级聚谷氨酸顺铂制剂的千瓶级量产。

  “我们希望用这些技术促进第二代高分子纳米药物载体的发展。目前很多纳米药物已经进入临床试验,只是由于还在等待优效性的证据,所以尚未获得批准。如果它们能够得到转化,将会成为癌症患者的福音。”汤朝晖说。

  不过他表示,五步协同治疗只能让药效的发挥较以往更加充分,彻底治愈还有很长的路要走。“毕竟肿瘤细胞会发生转移,有时它甚至会转移到没法动手术的地方,像大脑、肺等器官。”

  电影《我不是药神》反映了“天价”抗癌药问题。对此,汤朝晖表示这一状况正在逐步改善。在国家自然科学基金支持下,他们正在努力推进抗癌药“飞入寻常百姓家”。

  “我们研发的非小细胞肺癌药物将来费用大概为1000元/月,患者可以较为轻松地负担。”汤朝晖说。

  “只有真正提升国内药企的创新能力,从研发发力,才能挤掉进口抗癌药的价格水分,从根本上降低药价。” 陈学思表示,新药研发是一个风险极高的产业,数亿元的投入,极有可能化为泡影,但正是这种勇气和担当,人类在抵御疾病的道路上,才会拥有更多的办法和希望。

  陈学思团队一刻也没有休息。如今,他们将目光转向血管阻断剂纳米药物,立志解决晚期肝癌缺少有效治疗药物的问题。人类和肿瘤之间的较量会一直持续,中国医药创新仍然任重道远,这需要更多研究团队共同战斗。

  (原载于《中国科学报》 2019-10-28 第4版 自然科学基金)

打印 责任编辑:江澄

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