科學(xué)家研發(fā)出"智能DNA"藥物，能精準(zhǔn)地靶向癌細胞

瑞士科學(xué)家研制出一種特殊的“智能DNA”藥物，它就像一臺微型計算機，能夠精準(zhǔn)地靶向癌細胞，同時保護健康細胞。

瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)（UNIGE）研究人員研發(fā)出的這種可編程藥物系統(tǒng)，能夠以前所未有的精準(zhǔn)度靶向癌細胞。該系統(tǒng)由合成DNA構(gòu)成，僅在檢測到特定腫瘤標(biāo)志物組合時才會激活，從而避免損傷健康組織。此外，該系統(tǒng)還能同時輸送多種藥物，有望克服耐藥性。這標(biāo)志著人們朝著研發(fā)更像智能、響應(yīng)迅速的體內(nèi)機器的藥物邁出了重要一步。

醫(yī)生如何在不損傷健康組織的情況下摧毀癌細胞？這個問題一直是現(xiàn)代腫瘤學(xué)面臨的最大挑戰(zhàn)之一。日內(nèi)瓦大學(xué)（UNIGE）的研究人員開發(fā)出一種由合成DNA鏈構(gòu)成的“智能”系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠以驚人的精度識別癌細胞，并僅在需要的地方釋放強效藥物。除了用于癌癥治療外，這種方法也預(yù)示著未來可編程、響應(yīng)式藥物的發(fā)展方向。該研究成果發(fā)表在《自然·生物技術(shù)》雜志上。

靶向療法已經(jīng)徹底改變了癌癥治療，它能將藥物直接輸送到腫瘤部位，從而減少對健康細胞的損傷，并減輕化療帶來的嚴(yán)重副作用。其中最成功的策略之一是抗體藥物偶聯(lián)物（ADC），它利用單克隆抗體將治療藥物直接輸送到癌細胞。

然而，抗體藥物偶聯(lián)物（ADC）仍然存在一些缺點。它們相對較大的體積會限制其腫瘤穿透能力，而且載藥量也有限。這些挑戰(zhàn)促使科學(xué)家們探索更有效的給藥方式。

基于DNA的藥物遞送系統(tǒng)展現(xiàn)出新的優(yōu)勢

為了克服這些局限性，日內(nèi)瓦大學(xué)的研究團隊設(shè)計了一種基于短DNA鏈的系統(tǒng)。由于這些分子比抗體小得多，它們更容易穿過腫瘤組織。此外，它們還可以被改造以攜帶多種組分，從而提高其潛在療效。

用于精準(zhǔn)藥物激活的“雙鍵”系統(tǒng)

這種新方法依賴于幾條獨立的DNA鏈，每條鏈都具有特定的功能。有些鏈包含識別癌癥標(biāo)志物的結(jié)合物，而另一些鏈則攜帶毒性藥物。

當(dāng)細胞上存在兩種不同的癌癥標(biāo)志物時，DNA成分會附著在它們上面，并在該精確位置上聚集。這會觸發(fā)連鎖反應(yīng)，在該部位構(gòu)建更多DNA結(jié)構(gòu)，從而增加藥物的輸送量。這個過程很像銀行網(wǎng)站的雙因素身份驗證。必須檢測到兩種標(biāo)志物才能激活。如果缺少其中一種，反應(yīng)就不會啟動，藥物也保持無效狀態(tài)。

實驗室結(jié)果顯示其具有高選擇性和高功率

在實驗室實驗中，該系統(tǒng)成功識別出具有特定表面蛋白組合的癌細胞，并將高效藥物直接輸送到這些細胞。附近的健康細胞未受影響。

研究人員還表明，利用這種方法可以同時遞送多種藥物。這對于預(yù)防或克服耐藥性（癌癥治療中常見的難題）可能至關(guān)重要。

這一研究成果為醫(yī)學(xué)發(fā)展向前邁出了重要一步，引入了一種能夠自我運作的藥物系統(tǒng)。迄今為止，計算機和人工智能一直幫助我們設(shè)計新藥。而這里的新穎之處在于，藥物本身能夠以一種簡單的方式‘計算’并對生物信號做出智能響應(yīng)。

像“電腦”一樣運作的藥物

該系統(tǒng)的工作原理與計算機中的基本邏輯相同。正如計算機依賴“與”、“或”和“非”等運算一樣，這項技術(shù)在分子層面應(yīng)用了類似的規(guī)則。在這種情況下，“與”邏輯門確保藥物僅在兩種癌癥標(biāo)志物同時存在時才被激活，從而使治療具有高度選擇性。

邁向可編程“智能”藥物

未來，研究人員希望通過添加更復(fù)雜的邏輯功能來擴展這一概念。這有望研發(fā)出像可編程系統(tǒng)一樣的藥物，使其能夠在體內(nèi)做出更高級的決策。

此類療法可根據(jù)每位患者獨特的生理特征進行調(diào)整，在提高療效的同時減少副作用。這些系統(tǒng)并非旨在取代醫(yī)生，而是旨在提高治療的精準(zhǔn)性和可控性，為個性化醫(yī)療開辟新的可能性，并重塑疾病的治療方式。

該研究得到了瑞士國家科學(xué)基金會的支持，并建立在國家卓越研究中心化學(xué)生物學(xué)項目早期工作的基礎(chǔ)上。