新国大研究人员率先采用DNA标记金纳米粒子进行靶向癌症治疗

(SeaPRwire) –   利用DNA条形码，这项新技术追踪并优化金纳米粒子，实现对肿瘤的精准药物递送，从而发展出更安全、更有效的癌症疗法

新加坡, 2025年1月24日 — 来自National University of Singapore (NUS)的一个研究团队开发了一种新方法，利用带有DNA条形码的金纳米粒子来提高癌症治疗的精准度。

该研究由NUS的助理教授Andy Tay领导，研究表明，特定形状（例如三角形）的金纳米粒子在递送治疗性核酸和在光热疗法中加热肿瘤细胞方面非常出色。这些发现揭示了肿瘤细胞对某些纳米粒子结构的独特偏好，这可能使开发更安全、更有效的个性化癌症治疗成为可能。

该团队的新技术，详见于2024年11月24日发表在……上的一篇论文，能够对纳米粒子的形状、大小和修饰进行高通量筛选，从而降低相关的筛选成本。除了癌症治疗之外，该方法还具有更广泛的治疗应用，包括RNA递送和器官特异性疾病靶向治疗。

尺寸和形状很重要

黄金不仅仅是装饰品。当黄金被减小到人类头发宽度的大约千分之一时，金纳米粒子就会作为癌症治疗的治疗剂而闪耀。例如，这种贵金属的微粒被用于光热疗法，其中递送至肿瘤部位的粒子将特定波长的光转换为热量，杀死周围的癌细胞。金纳米粒子还可以作为信使，将药物直接递送至肿瘤内的特定位置。

“但是，为了使这些金纳米粒子发挥作用，它们首先需要成功进入目标位点，”Tay助理教授说。“把它想象成一个拥有特殊钥匙的快递员——如果钥匙不匹配锁孔，包裹就无法送达。”

达到这种精确度需要找到合适的纳米粒子设计——其形状、大小和表面特性必须与靶细胞的偏好相符。然而，现有的筛选方法来确定最佳设计就像大海捞针。此外，这些方法经常忽略肿瘤内不同细胞类型（从免疫细胞到内皮细胞再到癌细胞）的偏好。

为了应对这些挑战，NUS的研究人员转向了DNA条形码技术。每个纳米粒子都被标记上一个独特的DNA序列，研究人员可以用它来标记和追踪单个设计，就像在快递系统中注册要邮寄的包裹一样。重要的是，这些条形码使研究团队能够同时监测体内多个纳米粒子设计，因为它们的序列可以很容易地提取和分析，以确定纳米粒子在体内的位置。

“我们使用硫醇官能化将DNA条形码安全地锚定在金纳米粒子的表面。这确保了条形码的稳定性，能够抵抗酶的降解，并且不会干扰细胞摄取，”Tay助理教授强调了该团队工作的一个重要创新之处。

为了证明这一点，研究人员制备了六种不同形状和大小的纳米粒子，并监测了它们在各种细胞类型中的分布和摄取情况。他们发现，圆形纳米粒子尽管在细胞培养研究中显示出较差的摄取率，但在临床前模型中靶向肿瘤方面却非常出色，因为它们不太可能被免疫系统清除。另一方面，三角形纳米粒子在体外和体内测试中都表现出色，导致细胞摄取率高和光热性能强。

使癌症治疗更安全

该团队的工作阐明了纳米粒子在生物系统中的相互作用以及弥合体外和体内发现之间差异的必要性，正如圆形金纳米粒子所揭示的那样。这些见解可以指导形状可变纳米粒子或针对优化药物递送不同阶段的中间设计的开发。

此外，这项研究还阐明了探索球形以外的纳米粒子形状的未开发潜力，而球形纳米粒子在获得美国食品药品监督管理局批准的纳米粒子中占主导地位。研究人员的DNA条形码方法还可以扩展到在体内筛选其他无机纳米粒子，例如铁和二氧化硅，从而拓宽药物递送和精准医疗的范围。

展望未来，研究人员正在扩大他们的纳米粒子库，包括30种设计，以识别能够靶向亚细胞器候选物。然后，将测试合适的候选物在基因沉默和光热疗法治疗乳腺癌中的疗效。Tay助理教授还分享说，这些发现可以显著提高我们对RNA生物学的理解，并推动RNA递送技术的进步，这些技术正越来越多地应用于各种疾病的治疗。

“我们已经解决了癌症治疗中的一个关键挑战——更有效地将药物特异性地递送至癌组织，”Tay助理教授说。“现有基于纳米粒子的药物的致命弱点是它们假设所有器官的递送都是均匀的，但现实情况是不同器官的反应不同。设计用于器官特异性靶向的最佳形状纳米粒子可以提高癌症治疗（及其他方面）的纳米疗法的安全性和有效性。”

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来源 National University of Singapore