國家納米中心等提出的新型納米藥物設計有望突破經典理論

　　中科院納米生物效應與安全性重點實驗室（國家納米科學中心和中國科學院高能物理研究所共建）的趙宇亮、陳春英等科研人員的實驗研究工作與IBM周如鴻研究員的理論模擬相結合，在腫瘤高效低毒納米藥物的研究方面，取得重要的進展(PNAS, 109, 15431, 2012)。這是繼2010年和2011年后，該研究組在《美國國家科學院院刊》發表的又一研究成果。

　　該研究組在2004年發現，原來設計為新一代MRI醫學造影劑的含Gd金屬富勒烯具有高效抑制腫瘤生長的功能。通過表面化學修飾，研究人員得到了幾乎沒有毒副作用的Gd@C82(OH)22。它不殺死腫瘤細胞，而是通過調節腫瘤細胞周圍的微環境(改善腫瘤細胞生長的“土壤”)，把腫瘤細胞“監禁”起來。通過近9年的動物實驗和細胞實驗研究發現，這種新的方法，不僅抑制腫瘤生長，也高效抑制腫瘤轉移。

　　進一步的動物實驗和分子動力學模擬研究發現，Gd@C82(OH)22納米藥物與靶分子的相互作用過程與藥物設計的經典理論不同，Gd@C82(OH)22納米顆粒并不作用于靶分子基質金屬蛋白酶(MMP)的活性位點。Gd@C82(OH)22分子首先自身通過氫鍵相互作用形成棒狀排列的納米顆粒，然后通過納米顆粒擴散運動接近靶分子的疏水區域，產生非特異性的疏水相互作用，而這只是一個過渡態。最終納米顆粒和靶分子MMP之間通過氫鍵作用和疏水作用形成特異性結合。這種特異性結合區域在MMP的疏水區域，而不是傳統的活性位點。

　　該研究結果第一次提出的新型納米藥物的設計有可能超越經典的理論和傳統的思路：在傳統的“鎖眼”以外，靶分子可以為納米顆粒(而非傳統的“分子”)藥物提供更為廣闊的結合區域。這大大拓展了設計新型藥物的可能性。

　　目前全世界在納米藥物領域的研究主要用納米顆粒作為載體載帶現有的藥物，而把Gd@C82(OH)22納米顆粒直接作為腫瘤治療藥物(不需要載帶傳統藥物)，到目前為止還是第一次。該實驗室通過近9年的系統研究，已經完成8個腫瘤模型的動物實驗。除了深入開展該研究中的抑制腫瘤新機制外，2012年高能所已建成一條中試生產線，并正在推進臨床前研究的相關工作。

　　圖：新型納米藥物的設計有可能超越經典的理論和傳統的思路：在傳統的“鎖眼”以外，靶分子可以為納米顆粒（而非傳統的“分子”）藥物提供有更為廣闊的結合區域。這大大拓展了設計新型藥物的可能性。