指示抗癌药进程的纳米粒子
癌症是世界上最难治疗的疾病之一，科学家们一直都在孜孜不懈的寻找最佳的癌症治疗方法。2015年10月，Cell出版社旗下新子刊《Trends in Cancer》，邀请世界领先的癌症研究学者，列出了目前癌症研究领域所面临的八大问题。
目前，已有超过100种药物被批准用于治疗癌症，但如何因人施药以取得最佳疗效，仍是个难题。常规治疗手段下，治疗癌症的药物往往具有毒副作用，药物进入体内，大部分被肝脏、肾脏代谢，极少量药物进入肿瘤。2015年，美国总统奥巴马提出的“精准医学计划”，引发全球关注。精准医学的其中一个目标就是，了解不同的人为什么对同一种癌症疗法的反应不同，实现精准用药。
最近，来自美国俄亥俄州立大学的研究人员，基于自然发生的绿色荧光蛋白，设计了一种纳米粒子，可以穿过人体细胞，跟踪抗肿瘤药物的踪迹。这些纳米颗粒在可见光范围内具有光学活性、生物相容性和耐光性，在初步研究中，研究人员用MUC1核酸适体——阿霉素（DOX），对这些纳米粒子进行了功能化处理，可将化疗剂DOX带到癌细胞，表明他们能够实时监测药物在人类上皮癌细胞中的释放。他们这一研究成果发表在最近的《Nature Nanotechnology》。
本文通讯作者是俄亥俄州立大学的华人学者Mingjun Zhang教授，他本硕博毕业于浙江大学，后在斯坦福大学获电气工程学硕士学位，2000年在华盛顿大学获科学博士学位，现就职于俄亥俄州立大学生物医学工程系。Zhang教授带领的研究小组，模仿黄色荧光蛋白制备了他们的二肽纳米粒子（DNP），黄色荧光蛋白的光活性是由于介子堆和BFPms1，一种突变的绿色荧光蛋白，其协同Zn(II)复合物，促进更大的荧光强度。他们调查了三种芳香肽——色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸的各种组合，发现Zn(II)可调节Trp-Phe复合物很容易地自组装成纳米颗粒，并在一个狭窄的可见光范围内具有光学活性。
Zhen等人用碱和碱金属离子调查了类似复合物的光学活性之后证实，过渡金属可形成最佳的配位结构。此外，他们调查了他们DNP的最好光信号的最佳浓度、温度和pH范围。荧光研究表明，DNPS会发出明亮的蓝色，并与Trp-Phe单体相比有一个较窄的光谱带宽。与用有机荧光染料（若丹明6G）的研究进行比较后证实，DNPs是耐光的，用NIH-3T3细胞的体外研究表明，与CdSe量子点相比，DNPs是生物相容性的。
Zhen等人用MUC1核酸适配体——是靶定某些MUC1蛋白过表达的癌细胞的寡核苷酸，对DNPs进行了功能化处理。然后，他们将小鼠成纤维细胞（MUC1阴性）中MUC1核酸适配体功能化的DNP，与MUC1阳性的人类癌细胞进行了比较，以判断它对MUC1阳性细胞是否是选择性的。他们发现，人类细胞显示出明显的荧光，而小鼠细胞则没有。
最后，DOX——一种化疗药物，往往与芳香DNPS堆叠在一起。Dox与Trp-Phe DNP是共轭的，并且研究发现，当是共轭的时候，复合物就表现出荧光猝灭和吸收减少。人癌细胞的研究表明，随着DOX释放到靶细胞中，DNP的荧光信号增强，从而为抗癌药物的释放提供了一种实时的光学指示器。
精准医学的目标之一就是，了解不同的人为什么对同一种癌症疗法的反应不同。这项研究提供了一种方法，当一种众所周知的癌症药物在靶细胞内释放时，实时监测它的路径。研究人员希望，这将最终帮助医生对每名患者的治疗策略进行优化。
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