纳米“火箭”护送基因药物直抵病灶

杨仑

“运载火箭”整装待发，它将穿越重重阻力，精准地助力“导弹”命中“靶心”……这是发射场内的场景吗？不，这一切都发生在微观层面。这枚约100纳米的“火箭”就是由中国科学院长春应用化学研究所研究员田华雨等人构建的“高分子基因或药物载体”。

近年来，科研人员一直试图构建高效、安全、低成本的高分子载体，为基因治疗这一备受瞩目的医学技术插上腾飞的双翼。

基因治疗面临“弹药”运输难题

基因治疗的本质是通过调控和纠正基因实现治病目的。基因治疗通常需要构建有治疗作用的基因，再把这些基因物质送进基因异常的细胞里，以修复异常基因并制造有益蛋白。

但如此神奇的基因疗法，却面临着一个关键问题：如何把基因或药物运送到目标靶点。举例来说，威力巨大的武器躺在发射架上，是谈不上杀伤力的。以基因治疗肿瘤为例，想要让“弹药”发挥作用，必须有一款“运载火箭”将其送到目的地。

高分子载体保证运送效率和安全

对基因治疗而言，理想的载体既要能携带足够数量的基因或药物“弹药”，又要对人体没有毒性和致病性，能确保安全;既要够坚固，能够保护“弹药”免遭核酸酶等的破坏，又要能精准地找到肿瘤细胞并进入细胞核。

高分子载体一般是阳离子聚合物，具有安全、毒性小、易于功能化、可批量生产等优势，但其传输效率低且缺乏智能响应性是困扰全球科研人员的一道难题。

田华雨带领科研人员采用“引入多重相互作用、协同增效”策略，以获得高性能的高分子載体，让静电相互作用、氢键相互作用、疏水键相互作用协同合作，使得载体进入细胞的驱动力由单一变为多重，大大增加了载体进入细胞的效率。高分子载体能够自组装成纳米颗粒，其平均大小约为75纳米。

更有趣的是，科研人员还为这种纳米“火箭”设计了一件“隐身衣”。“阳离子聚合物本身带有正电荷，我们希望利用多余的正电荷帮助它进入肿瘤细胞;但在运输途中，它很容易和体液中的负电性蛋白相互作用，或者与非目标组织细胞作用，造成非特异性吞噬，严重影响复合物纳米颗粒向目标组织的传输效率。”田华雨说。于是，科研人员巧妙地用双醛基聚乙二醇紧紧地包裹住“火箭”，并压缩其体积，使其能够骗过体内的负电性蛋白，从而高效地进入肿瘤细胞。到达目的地后，这件“隐身衣”又将在肿瘤细胞特殊的酸性环境中“脱去”。

载体由单一功能升级为多功能

从实践效果来看，这种新型的高分子载体实现了基因物质在体内的高效传输，并在抗肿瘤治疗方面取得了令人振奋的效果。实验结果表明，利用这种办法，肿瘤生长抑制率得到显著提高。

不仅如此，科研人员还在载体中引入检测和联合治疗单元，构建多功能载体，提升了对疾病的实时监测和治疗能力。

高分子载体联合遮蔽体系担载基因物质、蛋白质、化疗药物后，就成了一个通用型的载体平台。利用这一平台，田华雨等人又进一步构建出基于两种肿瘤酸性微环境响应的纳米递药体系——化疗药物装载体系和基因装载体系，进而开发了一种新型的免疫鸡尾酒疗法。该疗法在数种肿瘤模型中都展现出了优异的治疗效力。