目前的化疗方案可以减缓癌症进展并挽救生命,但这些强大的药物会影响健康细胞和癌细胞。现在,研究人员在 ACS 的Nano Letters 中报道,他们设计了基于 DNA的纳米凝胶,它只在癌细胞内分解和释放其化疗成分,最大限度地减少对正常细胞的影响,并可能消除痛苦和不舒服的副作用。

一旦摄入或注射,化疗药物会在全身移动,不分青红皂白地影响健康细胞以及导致疾病的细胞。由于这些药物中的许多对所有细胞都有毒性,因此所需的肿瘤缩小可能伴随着不良的副作用,例如脱发、胃肠道问题和疲劳。由 DNA 制成的纳米凝胶是递送这些药物的一种方式,但它们仍会进入所有细胞。Tianhu Li、Teck-Peng Loh 及其同事推断,生物标志物——在癌细胞中以不同数量存在的蛋白质或其他成分和它们的健康对应物 - 可以在分解纳米凝胶方面发挥作用,使其仅在致癌的那些中释放其内容物。与健康细胞相比,一种名为 FEN1 的生物标志物,一种切割某些类型 DNA 的修复酶,在癌细胞中的含量更多。研究人员想看看他们是否可以设计出一种 DNA 纳米凝胶,这种凝胶可以在癌细胞中被 FEN1 特异性降解。

为了制造 DNA 纳米凝胶,研究人员使用了 FEN1 可以识别和切割的特殊 DNA 结构。在无细胞系统中,研究人员观察到基于 DNA 的纳米凝胶被 FEN1 分解,但不会被其他 DNA 修复酶或化合物分解。当活细胞与基于 DNA 的纳米凝胶一起孵育时,健康细胞没有足够的 FEN1 来分解它们,但癌细胞却做到了。当化疗药物多柔比星和长春瑞滨加入纳米凝胶时,人类乳腺癌细胞的死亡率高于正常的健康乳腺细胞。

这些发现表明,基于 DNA 的纳米凝胶可以将药物高度特异性地引入癌细胞,从而降低副作用的风险。研究人员表示,纳米凝胶还可用作生物标志物酶的探针,与目前的方法相比,可帮助医生更直接地诊断癌症。