作者:杨琪 来源:中国科学报 发布时间:2014-3-31 9:41:13
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交叉创新擦出火花
中科院长春光机所和应化所合作诊疗药物前景看好

长春光机所和长春应化所科研人员在一起讨论工作。
 
■本报记者 杨琪
 
当药物缓缓注入试验小鼠体内后,电脑屏幕上逐渐显现出荧光斑点在小鼠体内由小变大的过程。这些斑点如同闪光的萤火虫,在错综复杂的小鼠体内显示出药物“游走”的路径——科研人员正在利用荧光成像技术来跟踪试验药物的代谢情况。
 
这看似平常的一幕,却蕴涵着交叉创新的理念。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所(以下简称长春光机所)研究员孙再成将团队在纳米材料制备方面的优势,与中国科学院长春应用化学研究所(以下简称长春应化所)研究员谢志刚和景遐斌的团队在药物控制和肿瘤治疗方面的优势集中起来,攻克难关。
 
“我们在基于荧光碳点的诊断治疗、纳米药物在肿瘤的个性化治疗研究中取得开创性进展。”3月19日,孙再成接受《中国科学报》记者采访时表示。
 
近年来,个性化治疗随着药物基因组学和肿瘤学发展而不断被人们看好,而诊疗药物正是实现个性化治疗的基础之一。
 
来自不同研究所、不同研究领域的两支团队做出了交叉创新,终于在个性化医疗上擦出了火花。
 
“无法跟踪”碰出合作火花
 
孙再成团队是研究纳米材料制备的,谢志刚、景遐斌团队则是研究药物控制和肿瘤治疗的,他们的合作缘于一次讨论会。
 
在一次学术交流活动上,景遐斌提到了他们在做动物实验时遇到的难题——将药物注射入动物体内后无法进行跟踪和监测药物的代谢情况。
 
通常,针对这一问题目前有两种比较常见的解决方法:一是将磁性纳米粒子和药物包覆在一起,进行核磁共振,这需要大型设备,门槛比较高;二是将无机荧光纳米粒子和药物包覆在一起,利用荧光成像来示踪药物代谢。
 
相比较而言,荧光成像的方法更加简便易行。但无机量子点(如硒化镉)具有毒性,这就使得它必须在进行表面包覆之后才能用于生物实验。因此,找到一种低毒且生物相容性好的荧光剂显得尤为重要。
 
谢、景团队的“痛点”正好给了孙再成发挥的空间。
 
孙再成和他的团队合成的碳点具有良好的生物相容性和低毒性,并可以做到不需要额外的包覆就直接使用。“还有,我们合成的碳点表面具有大量官能团,为药物分子通过共价偶联的方式直接修饰在碳点表面提供了可能。”孙再成说,“因此,我们双方想到了利用荧光碳点来替代无机荧光纳米粒子。”
 
碳点即为荧光碳量子点,是一种极其微小的碳纳米颗粒,尺寸为2~10纳米,在不同波长的光照下可以发出不同颜色的光。
 
和常用荧光染料相比,碳点的光稳定性非常好,即使长时间光照也不会发生光漂白现象。而常规有机荧光染料则很容易发生光漂白而导致发光减弱乃至消失。另外,碳点的主要合成原料是柠檬酸和有机胺,这些原料和产物都具有非常好的生物相容性,而且毒副作用非常小。
 
两支团队一拍即合。于是,孙再成团队的副研究员郑敏开始负责材料的制备,并到长春应化所开展相应的生物成像和肿瘤治疗实验;而谢、景团队也派出柳时和李晶等人专门配合完成实验项目。
 
“我们两个团队每一两周会聚到一起定期讨论最新实验进展,合作非常顺利。”孙再成说,“也相当愉快。”
 
肿瘤杀手会“变身”
 
他们的交叉创新直接指向日益趋热的“个性化医疗”,而诊疗药物正是实现个性化医疗的基础。
 
所谓诊疗药物就是一种药物能够同时实现成像和治疗。科研人员可以通过荧光来实现对药物的判断、监测,医生可以根据药物在体内的代谢情况和病情的发展来制定合理的治疗方案,为真正实现个性化治疗奠定基础。
 
孙再成告诉记者,他们在最初设计研究方案时,就将具有诊断成像功能的碳点和具有治疗功能的铂药有机结合在一起,打算制备新型的诊疗药物,以期达到诊断和治疗的双重目的。
 
“基于长春应化所团队多年的积累,我们找到了这种药物分子——奥沙利铂。”孙再成说。
 
据介绍,作为一种二价铂药,奥沙利铂对细胞的选择性差,因此对正常组织和细胞具有很强的毒副作用。
 
怎么办呢?科研人员首先将其氧化为四价的铂药作为前体药物,这种前体药物对细胞的毒性明显变小。当这种前体药物被肿瘤细胞摄取后,由于肿瘤细胞内的强还原环境,这种前体药物被还原为二价铂药,方显示出很强的毒性,从而杀死肿瘤细胞。因此,这种方法可以达到药物的可控释放,提高药效,降低对正常组织和细胞毒性的目的。
 
同时,他们的研究成果还具有超小诊疗药物的特点。他们制备的碳点大约为2纳米,在其表面键合铂药分子后增加至2~3纳米。这样做的好处是,即使药物“变胖”也不会被“吃掉”。
 
这是因为动物体内免疫系统中有一种巨噬细胞,当有较大的异物进入体内时,巨噬细胞会将其吞噬掉而代谢出体外。他们制备的药物只有几纳米大小,“小块头”就会躲过巨噬细胞的吞噬。
 
虽然这一技术研发已取得了一定成果,但仍处于起步阶段。孙再成对未来的发展始终抱持乐观预期:“我们两支队伍将进行更多更紧更深的合作。技术完全成熟后,或将成为未来治病救人的一剂良药。”
 
《中国科学报》 (2014-03-31 第6版 进展)
 
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