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癌症诊治:纳米技术带来新希望!

作者:admin 发布日期:2018/7/16 关注次数: 二维码分享

癌症诊治:纳米技术带来新希望,为什么这样说呢?小编与您一起来看看:

恶性肿瘤作为全球较严重的公共健康问题之一,极大地危害人类的健康,成为新世纪人类的第一杀手。在我国,由于工业化、城镇化和人口老龄化进程的加快,生态环境遭受破坏、不良的生活方式以及食品安全问题凸现,恶性肿瘤的形势也愈发严峻。近20年来我国癌症呈现年轻化及发病率和死亡率“三线”走高的趋势,据世界卫生组织统计数据,2012年中国癌症发病人数为306.5万,约占全球发病的五分之一;癌症死亡人数为220.5万,约占全球癌症死亡人数的四分之一,因此中国亟需向肿瘤宣战。

一.肿瘤的治疗和诊断

健康梦是中国梦的一个重要组成部分,经多年来医学工作者的不断努力,肿瘤的临床治疗方面取得了一系列进展。

手术切除:肿瘤的手术治疗正在经历从“解剖型手术”到“功能保护解剖型手术”的转变,已经从单纯追求扩大手术范围趋向于缩小手术范围,利用微创、无创外科治疗技术以及采取以手术治疗为主的多学科的综合治疗以提高疗效、减少创伤,然而手术切除治疗仅适用于肿瘤范围较局限没有远处转移和体质好能耐受手术治疗的患者。

放射治疗:随着计算机技术、放射物理学、放射生物学、医学影像等相关学科的发展以及放射治疗设备的技术进步,放射治疗技术已由二维治疗走向三维治疗,由传统的常规放射治疗正向精确放射治疗转变,从而实现对肿瘤进行“精确诊断、精确定位、精确计划、精确治疗”,但是放射治疗对肿瘤是否有效,取决于许多因素,如肿瘤病理类型及其对放射的敏感性,患者整体状况和肿瘤周围情况等。

化学治疗:进入21世纪后的抗肿瘤药物研发战略是在继续深入发展细胞毒性药物的基础上同时进行分子靶向性药物的开发,并且近年药物遗传学和药物基因组学在化疗药物作用机制等方面的研究进展使得个体化治疗已经成为癌症治疗的合理选择。迄今为止,有很多靶向药用已经应用于临床并发挥着不可或缺的作用。但化疗对大多数实体瘤疗效仍不是很理想,主要用于手术或放疗前后的辅助治疗,其毒副作用和耐药性问题尚未解决。

伴随着分子生物技术和免疫实验技术的飞速发展,肿瘤生物治疗作为一种安全而有效的治疗手段已逐步发展为继手术化疗和放疗之后的第四类具有显著临床疗效及优势的抗肿瘤治疗方法,其主要意义在于增强和保护人体自身的免疫功能,清除残余的肿瘤细胞,在与传统治疗方法的联合应用中具有独到的优势。

虽然当今癌症的治疗手段取得了令人瞩目的成就,但是统计数据显示癌症患者的生存期并没有明显的延长,全球癌症负担目前仍然以惊人的速度不断加重,平均每8个死亡病例中就有1人死于癌症,这说明仅依靠治疗并无法有效遏制癌症危机的蔓延。大量的研究发现肿瘤的高致死率主要由于肿瘤细胞具有转移和侵袭能力,约90%肿瘤病人的死亡源于肿瘤的转移。因此,肿瘤早期的诊断与治疗干预有助于提高治疗效果,这也使得癌症早期诊断成为了医学界的重大课题。癌症早期诊断主要通过血芯片检测、基因检测、纳米检测、TTM、PET-CT等一系列新式癌症体检方法对癌症早期患者的症状进行诊测,从而进一步了解病情,制定较佳治疗方案,实现“早诊早治”的目的。现阶段,发现更多的肿瘤标志物以及寻找更为有效早诊方法,对于提高癌症早期诊断的灵敏性和特异性具有重要意义,也是提高癌症早期诊断率的发展需求。


二.纳米技术在肿瘤诊疗中的应用

纳米技术是20世纪80年代末期诞生并于近年蓬勃发展的新兴科学技术,是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用的一种技术,将纳米技术应用于诊断、治疗、监测以及控制生物系统称为“纳米医学”。

2000年11月在国家科技部主持下成立了国家纳米科技协调与指导委员会。“十五”期间在国家重点基础研究发展计划(973计划)、国家高技术研究发展计划(863计划)和国家科技攻关计划三大科技计划和其它相关研究计划中全面部署和安排了纳米生物医药科技的研究工作,我国大力开展了纳米技术用于肿瘤诊断与治疗中的研究工作,经过大量学者的共同努力,纳米技术在肿瘤诊疗中的应用取得了突破性进展(图1)。


首先,纳米药物载体的研究给肿瘤治疗带来了新的希望,国内外研究表明,纳米药物在治疗癌症方面具有无可比拟的独特性质和优势:它能将治疗药物较大限度地输送到肿瘤部位,而对正常组织影响较小,从而达到高效低毒的治疗效果;纳米药物载体可以减少药物降解,增加药物稳定性,提高血药浓度,延长其在体内血液循环的时间,从而延长药物作用时间;同时纳米载体由于其结构和性质的多样性,可模拟临床联合用药的模式,同时携载具有不同作用机制的药物,从而实现多种药物治疗效果的协同作用,这对肿瘤治疗有重大意义。

目前已有多种纳米制剂应用于临床,包括白蛋白紫杉醇、阿霉素脂质体、阿糖胞苷脂质体等。其中,作为一种阿霉素脂质体注射剂,由美国Ortho Biotech Products 生物制药公司开发的Doxil 是较先获得美国认可的长循环脂质体。研究发现Doxil 静脉注射后,阿霉素脂质体在体内呈现出肿瘤靶向性分布,显著提高了阿霉素的抗癌效应。Doxil较初被用于治疗人类免疫缺陷病毒(HIV)引起的卡波西肉瘤。随着后续的临床研究,美国FDA 批准了Doxil 作为二线药物用于治疗复发性卵巢癌、多发性骨髓瘤。2009 年中国的第一个PEG 化脂质体阿霉素-里葆多上市,它由上海复旦张江生物医药股份有限公司自主创新研发,作为治疗乳腺癌、淋巴癌等癌症的一线化疗药物。同样,美国Abraxis公司研发的注射用白蛋白紫杉醇纳米制剂,2005年在美国上市,2009年进入中国,被批准用于治疗联合化疗失败的转移性乳腺癌或辅助化疗6个月内复发的乳腺癌,其利用白蛋白作为紫杉醇的载体,不仅去除了传统紫衫类药物的有毒助溶剂,且能够在有效地增加化疗疗效同时降低对正常组织的毒副作用,该纳米药物的治疗总体有效率比接受溶剂型紫杉醇治疗高出近一倍。

其次,随着纳米科学的快速发展,纳米技术为癌症早诊提供了新的契机,纳米技术用于癌症的检测和诊断具有灵敏、准确、快速、简便等特点,可以实现癌症的早期诊断、降低误诊率、减轻病人的痛苦、从而大大提升人们对癌症的控制和诊治能力。


目前,已经有一些纳米技术应用于癌症早期检测,如DNA 微阵列技术,蛋白质组学的SELDI-TOF 质谱技术等。2011年2月19日,由我们研究团队承担的国家重大科学研究计划项目——“基于纳米技术的肝癌早期诊断的研究”在津启动,项目研发旨在通过运用纳米技术提高早期肝癌检出率,降低死亡率,通过近五年的努力,我们研究团队在肝癌早期诊断中取得了重大突破,当前肝癌的诊断主要依靠血清学检查和影像学诊断。血清学检查主要检测血清中的肿瘤标志物,目前主要是依靠AFP 的检测,但对小肝癌,AFP 敏感度仅为40%左右。而影像学诊断需要依靠超声、MRI、CT 等仪器设备,通常只能在大型医院完成,并且只有当肿瘤直径大于2cm时才能比较明确的检测出病灶,对1-2cm的肿瘤不好定性,而小于1cm 的肿瘤一般无法检测。我们研究团队成功研制了多元化纳米技术纳米悬臂及微流控芯片用于实时检测多重的分子信号和生物标志物,能够有效检测较低水平的生物标志物,有望实现癌症的早期诊断;制备了功能化纳米材料用于肝癌靶向的新对比剂,可以有效地提高影像诊断的灵敏度并能定性诊断。

同时,纳米粒子具有独特的四大效应以及声、光、电、热和磁等特性,利用这些特性,通过优化材料构建稳定、高效和安全的纳米载体,其可以负载抗癌药物和高准确度的癌症诊断探针,从而能够实现药物的靶向运输、活体示踪、药物治疗和预后检测的整合,较终实现肿瘤的诊疗一体化,这为癌症的预防、诊断与治疗提供了新的思路。

目前研究的用于诊疗体系的纳米试剂有很多,如脂质体/聚合物胶束、碳纳米管/石墨烯、磁性纳米颗粒、介孔纳米材料、量子点等。其中,超顺磁性氧化铁纳米颗粒具有很多独特的优势,其无毒副作用,表面易于修饰从而能够偶联抗体、药物等,多种相关药物已获准进入临床使用。临床试验证明单晶线性氧化铁磁性纳米颗粒(ferumoxtran-10)作为MRI造影剂能够增强MRI检查对前列腺癌病人常规盆腔淋巴结清扫区以外的淋巴结转移检出的可行性。

虽然纳米技术在癌症的早期检测、诊断和治疗等方面取得了重大突破,但是目前主要还处于实验研究阶段,真正用于临床的还很少,其还存在一些尚未解决的问题,如在体内应用时纳米材料的安全性问题等还有待解决,纳米体系真正应用于临床的诊断和治疗,仍然需要政府、科研人员大量的努力和付出,相信纳米技术将为越来越多的癌症患者创造生命的奇迹,为改善人类健康带来新的曙光。





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