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Trends系列综述:纳米药物在癌症精准治疗方面的发展

2017/02/04 来源:生物探索
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导读
2017年Cell旗下的Trends in Biotechnology 发表了一篇题为“Breaking Down the Barriers to Precision Cancer Nanomedicine”的综述。阐述了纳米药物在精准治疗癌症方面获得的成果、面对的挑战和未来的发展趋势。


2017年Cell旗下的Trends inBiotechnology 发表了一篇题为“Breaking Down the Barriers to Precision Cancer Nanomedicine”的综述。阐述了纳米药物在精准治疗癌症方面获得的成果、面对的挑战和未来的发展趋势。

纳米药物在治疗人类癌症提供了独特的优势。然而,在正常和疾病组织之间生理和病理障碍,在个体间是高度可变的,往往阻碍其有效性。人体拥有对特定的纳米粒子的本能反应,当它与肿瘤微环境中独特的病理特征相结合时,会严重限制纳米药物在肿瘤中的应用。此外,随着癌症免疫疗法的成功,了解纳米免疫的相互作用和开发免疫智能癌症纳米药物,可以利用人体的免疫功能日益成为临床相关的药物。因此,对于天然和获得的纳米生物学过程的重要新有更好的理解,会决定纳米药物的命运,对于开发更有效的个性化平台治疗癌症患者是不可或缺的。

作者们在此综述中的目的是突出一些在癌症纳米药物开发中要面对的重要生物学屏障,以及到目前为止已经克服它们获得的进步。更好地理解影响系统递送纳米粒子效率的生物学过程将有助于开发临床兼容的纳米药物。

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纳米材料介导治疗癌症已获得的成果

纳米材料介导治疗癌症已在过去的二十年中被集中深入地研究。纳米技术的最新进展让具有独特的物理特性和表面化学的复杂纳米结构的工程成为可能。这些进步在产生一类新的癌症疗法方面显现出巨大的潜力,相对于传统的治疗剂具有独特的功效。FDA最近批准的几个纳米药物已经在临床上应用,治疗多种类型的癌症(见下图)。


2
在一些生理系统中的挑战

然而如果以下靶向的纳米药物递送有局限性,比如分布和清除的问题不解决,在采用纳米药物治疗常规癌症方面仍不会非常有效。该文献概述了在一些关键的生理系统的挑战:


网状内皮系统(RES):也被称为单核巨噬细胞系统(MPS),在纳米粒子清除中起着关键性的作用。改性的表面化学能够防止血清蛋白吸附到纳米微粒上,这对于减少它们被非特异性吸收到正常组织中非常关键,从而达到相同的治疗效果但降低了总的给药量。另一个最小化纳米粒子非特异性清除的方法是将它们用从红细胞或白细胞衍生的仿生涂层包裹。

肾系统:除了网状内皮系统,纳米粒子的药代动力学也通过肾超滤系统过滤过程调节。纳米粒子的分泌取决于它们的大小、形状和电荷。粒径和电荷都是影响纳米粒子肾清除率的重要参数。球形纳米结构受制于宽窄的判别参数:粒子≤6nm时有较好的肾清除率,≥8nm时较难清除。

血脑屏障:血脑屏障阻止了近98%的分子的运输,对中枢神经系统恶性肿瘤的药物递送是一个重要的挑战。实现中枢神经系统渗透性策略的方法包括生化修饰药物提高其血脑屏障的渗透性或通过鼻部递送,包括直接内脑室或脑内注射、输液或移植等微创手术以及临时中断血脑屏障。但这些方法可能会增加脑感染,损伤和毒性的风险,并经常导致不均匀的药物分布。尤其要注意的是纳米粒子到达大脑后不易被清除,会引起积累的神经毒性。

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将来癌症纳米药物精准治疗的趋势

  • 纳米粒子表面化学是从传统的合成聚合物发展到生物启发的战略,包括细胞膜和自我识别肽,以尽量减少纳米粒子的非特异性摄取。这些新的表面涂层策略代表了一种新的方式来设计生物惰性或响应的纳米粒子。
  • 各种策略正在研究开发智能纳米材料,可以取决于当地的环境自适应地改变,灵感来自响应不同刺激的蛋白质构象变化。这些生物应答纳米材料可能导致根据独特的生物条件精准纳米药物的定制。
  • 免疫相互作用纳米材料是抗肿瘤免疫应答的另一个研究领域。这些纳米材料提供了新的和更有效的方法来提供免疫刺激剂,以促进抗肿瘤免疫。
  • 参考资料

    Breaking Down the Barriers to PrecisionCancer Nanomedicine

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