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“最具创意”80后带来全新药物递送系统,献给记忆中的父亲

2016/09/01 来源:药明康德
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导读
在他诞生的几个月前,顾臻的父亲被诊断患有恶性白血病,所剩时日无多。由于一个人将孩子抚养成人的条件过于艰苦,家里人多次劝说顾臻的母亲放弃腹中的孩子,但都被她一口回绝。这名坚强的女性相信,她的孩子有朝一日会攻克杀死她丈夫的病魔。


顾臻博士是北卡罗莱纳州立大学的一名教授,他坦言自己差点未能来到这个世界上。

在他诞生的几个月前,顾臻的父亲被诊断患有恶性白血病,所剩时日无多。由于一个人将孩子抚养成人的条件过于艰苦,家里人多次劝说顾臻的母亲放弃腹中的孩子,但都被她一口回绝。这名坚强的女性相信,她的孩子有朝一日会攻克杀死她丈夫的病魔。


▲顾臻与他的母亲(图片来源:STAT;由顾臻博士提供)

就这样,带着母亲的期许,顾臻诞生了。“臻”字在汉语中,有“达到目标”的意思。

成人后的顾臻踏上了艰辛的留学之路——毕业于南京大学的他在加州大学洛杉矶分校获得了博士学位,并在MIT与哈佛医学院进行了多年的博士后工作,师从著名化学工程学家罗伯特•兰格(Robert Langer)教授。与兰格教授一道,顾臻博士设计了一种包含有胰岛素的注射用小颗粒。这种颗粒的尺寸只有一粒沙的千分之一,却能有效控制患者的血糖长达10天。

这个发明奠定了顾臻博士之后研究的基础。在北卡罗莱纳州立大学,顾臻博士继续研究着药物的创新递送方式。2015年,他的团队开发出了一种“智能胰岛素贴片”。这种贴片的关键在于一系列能够对血糖做出反应的“小泡”,这些小泡中含有胰岛素与葡萄糖氧化酶。当血糖升高时,葡萄糖就会渗入这些小泡,并被葡萄糖氧化酶所氧化,产生过氧化氢。这会促进小泡的破裂,并释放出其中的胰岛素,起到“自动降血糖”的作用。


▲智能贴片可以在血糖升高时自动释放胰岛素(图片来源:PNAS)

在小鼠试验中,这个贴片取得了成功——贴上皮肤后仅半小时,小鼠的血糖就得到了稳定控制,且能保持稳定长达9个小时。顾臻博士希望这个贴片能有朝一日应用于人体。如此一来,患者每天只要贴上2-3片,就能避免频繁的胰岛素注射。


▲智能胰岛素贴片(中)入选2015年《科学》杂志十佳科学图片(图片来源:Science)

由于有变革糖尿病治疗手段的潜力,顾臻博士被《MIT科技评论》评选为2015年“35名35岁以下创新者”(35 Innovators Under 35)。这是一个极高的荣誉,先前的入选者不乏马克•扎克伯格(Facebook共同创始人兼首席执行官)、谢尔盖•布林与拉里•佩奇(两人共同创立了Google)。


▲2015年,顾臻博士被评为35名35岁以下的创新者(图片来源:MIT科技评论)

“我会毫不犹豫地说顾臻是我共事过的人里,最具有创意的人,”兰格教授对自己的昔日弟子也赞誉有加:“他从来没有点子匮乏的时候。”

在递送胰岛素上取得成功之后,顾臻博士将研究重心转向了癌症——他没有忘记这个将父亲从他的生活中带走的疾病。

癌症的给药一直是个难题。通过静脉注射的药物需要接触大量健康的细胞与组织后,才能让一小部分药物抵达肿瘤。因此,患者不得不接受大剂量的药物治疗,而这也增加了药物带来的潜在风险。

顾臻博士的团队则设计了一种叫做“纳米雏菊”的颗粒。它由喜树碱(camptothecin)与多柔比星(doxorubicin)两种疏水的抗癌药物组成核心,外部是亲水的PEG。在显微镜下,它绽放出花朵的形状。顾臻博士希望它能直达肿瘤组织,在被癌细胞吞噬后释放出药物成分,达到特异性的杀伤。这样一来,医生就能把药物剂量控制在一个比较低的水平。目前,“纳米雏菊”正处于体外试验中。


▲呈现花朵状的纳米雏菊,实则是有效的癌症药物递送手段(图片来源:Phys)

最近,顾臻博士又从他的智能胰岛素贴片中找到了灵感。利用同样的设计,顾臻博士与他的团队在贴片下的微针内植入抗PD-1抗体,并试图用它来治疗黑色素瘤。在一般情况下,这种创新的免疫疗法药物通过静脉进入患者的体内,但这偶尔会引起自身免疫情况的发生。通过贴片,PD-1抗体能够做到“即贴即用”,并只在肿瘤位置附近起作用。

在早期的研究中,使用抗PD-1抗体贴片的小鼠中有40%得以存活,黑色素瘤也全然消失。这一数据在使用抗CTLA-4抗体贴片的小鼠中可高达70%。与之形成鲜明对比的是,对照组的小鼠无一存活。目前,顾臻博士的团队正在大型动物身上继续测试这种贴片的有效性与安全性。


▲顾臻博士的团队期望能给药物递送系统带来新的变革(图片来源:实验室官网)

在诸多科学突破面前,顾臻博士在今年5月获得了终身教职的荣誉。在学术界,这一成就往往需要5-6年的审评,而距离顾臻博士作为独立的科学家迈入学术界,仅过去了四年。

“我见过我的父亲,但我却不记得他。我听过很多关于他的故事,但这些故事都不是我的记忆,”顾臻博士说道:“然而,他依然对我有深远的影响。”

参考资料:

[1] Scientist’s drive for a cancer cure inspired by the father he doesn’t remember

[2] Microneedle-array patches loaded with hypoxia-sensitive vesicles provide fast glucose-responsive insulin delivery

[3] Folding graft copolymer with pendant drug segments for co-delivery of anticancer drugs

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