聚焦超声和纳米技术有望带来治疗脑肿瘤的新临床疗法
小干扰RNA (siRNA) 在癌症的靶向治疗方面具有突出的优势和巨大的应用潜力。siRNA药物特异性地靶向致病基因可以使治疗更加精准和个性化，但遗憾的是，通过系统性注射siRNA药物治疗脑瘤仍然存在非常大的挑战。为了达到预定的治疗效果，siRNA进入体内后须跨越多重障碍。其中，血液中的核酸酶会对siRNA造成严重的降解，使药物难以在肿瘤内聚集。同时，siRNA的负电荷使其很难自行穿过细胞膜，进而导致siRNA被困在核内体中。即使用纳米粒子作为载体包裹siRNA可以提升siRNA在体内的稳定性，但由于血脑屏障的存在使治疗药物无法从血液进入大脑，这类粒子也很难被有效地递送进脑肿瘤中。
近日，美国佐治亚理工的Costas Arvanitis团队在Science Advances杂志发表了题为 Single-cell analysis reveals effective siRNA delivery in brain tumors with microbubble-enhanced ultrasound and cationic nanoparticles 的研究论文。论文中详细介绍了Costas Arvanitis团队结合聚焦超声和纳米技术向脑肿瘤递送siRNA的研究过程与成果。
研究人员用带有正电荷的脂质体作为siRNA载体促进siRNA的细胞摄取，同时利用聚焦超声技术打破血脑屏障，成功高效递送siRNA药物并促进肿瘤细胞死亡。超声波可以聚焦在大脑中约为1mm的特定区域，在该区域中，静脉注射的微气泡在声波的作用下开始振荡。这些微小的气泡振荡时对脉管系统的机械效应可以短暂打开临近的血脑屏障，从而使血液中循环的药物安全有效的通过血脑屏障进入肿瘤。
图2. 聚焦超声和纳米技术向脑肿瘤递送siRNA示意图。
研究人员在髓母细胞瘤以及胶质母细胞瘤的小鼠模型上进行了测试，这两种肿瘤分别为最常见的儿童恶性脑肿瘤和最常见且最致命的成人脑肿瘤。小鼠实验证明该技术可以使siRNA在肿瘤部位的聚积量增加10倍以上。同时，进一步的小鼠实验结果表明，该技术可以有效降低在激活髓母细胞瘤的发生发展中起重要作用的蛋白表达，从而大幅度增加肿瘤细胞的死亡。
这是第一项结合聚焦超声和纳米技术高效向脑肿瘤递送siRNA药物并促使肿瘤细胞死亡的研究。这一研究结果有望带来治疗脑肿瘤的新临床疗法，为治愈此类恶性脑肿瘤带来新的希望。
图1. 佐治亚理工大学Costas Arvanitis教授（右）和第一作者郭宇彤（左）。
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