| 导读 | 目前，多药耐药性（癌细胞对化疗药物产生耐药性的能力）仍然是肿瘤复发和癌症转移的主要原因，是癌症化疗的一大挑战。但最近发表在《Nature Communications》杂志上的一项研究，让肿瘤医生有朝一日可以指导癌细胞“关闭”其耐药能力。 |
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新突破
马里兰大学帕克分校费舍尔生物工程系Xiaoming He和俄亥俄州立大学、弗吉尼亚大学、密苏里大学医学院、上海中医药大学和印第安纳大学医学院的研究人员共同领导了这项突破性成果。
“多年来，研究人员一直专注于使用纳米粒子载入更多的化疗药物到癌细胞中，而不是针对耐药性的根源。这意味着癌细胞能维持其排出化疗药物的能力，这限制了癌症治疗的效果。” He如是说。
为了应对这个挑战，研究小组使用了特别设计的纳米颗粒，并结合近红外激光治疗，可以使肿瘤细胞失去其耐药性一段时间。这就为化疗提供了一个治疗窗，可以对抗术后或早期治疗后遗留下的耐药性最强的癌细胞。
He说：“通过在这个”治疗窗“内进行化疗，肿瘤医生可以使用较低剂量的化疗药物应用于患者，从而改善治疗结果，同时尽量减少药物对健康器官的毒性。”
具体机制
癌细胞产生耐药性的主要原因之一是所谓的射流泵（extralux pumps）的过度表达。这种蛋白质在有害的毒性物质到达预期靶点之前，会将其泵出来保护细胞。事实上，与射流泵对抗毒素的方式一样，它们还会排除了所有临床相关的化疗药物。
DOI:10.1038/s41467-018-02915-8
幸运的是，射流泵需要一种化学能量来执行其功能。因此，通过切断射流泵的能量供应，肿瘤医生可以降低甚至消除细胞对药物的耐药性，化疗药物也一样。认识到这一点，He和他的研究小组开发出了一种方法，能够减少癌细胞中射流泵的化学能量（三磷酸腺苷，ATP）。
他们将一种特殊设计的纳米颗粒靶向线粒体。一旦纳米粒子到达癌细胞的线粒体处，就应用近红外激光治疗来触发化学反应，减少泵的ATP含量，从而切断它们的“电源”。这种处理，既降低了射流泵的表达，又降低了它们在细胞质膜上的分布。
研究结果表明，载药的纳米粒子，结合近红外激光治疗，可以有效地抑制多药耐药肿瘤的生长，并且无明显的系统性毒性。
结语
长期以来，尽管研究人员一直在研究纳米颗粒的药物传递，但He和他的团队提出的研究结果是解决癌症细胞耐药的关键突破。
参考资料
Breakthrough technique combats cancer drug resistance
Multidrug resistance is a major challenge to cancer chemotherapy. The multidrug resistance phenotype is associated with the overexpression of the adenosine triphosphate (ATP)-driven transmembrane efflux pumps in cancer cells. Here, we report a lipid membrane-coated silica-carbon (LSC) hybrid nanoparticle that targets mitochondria through pyruvate, to specifically produce reactive oxygen species (ROS) in mitochondria under near-infrared (NIR) laser irradiation. The ROS can oxidize the NADH into NAD+ to reduce the amount of ATP available for the efflux pumps. The treatment with LSC nanoparticles and NIR laser irradiation also reduces the expression and increases the intracellular distribution of the efflux pumps. Consequently, multidrug-resistant cancer cells lose their multidrug resistance capability for at least 5 days, creating a therapeutic window for chemotherapy. Our in vivo data show that the drug-laden LSC nanoparticles in combination with NIR laser treatment can effectively inhibit the growth of multidrug-resistant tumors with no evident systemic toxicity.
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