一种新的实验性疗法可能找到了突破胶质母细胞瘤最强防御——血脑屏障的方法。研究人员利用糖衣纳米颗粒，将能够恢复一种关键肿瘤抑制蛋白的遗传指令直接输送至脑癌细胞内。在小鼠实验中，该疗法使中位生存期延长了50%，同时缩小了肿瘤，且未对其他器官造成明显损伤。
这项由俄勒冈州立大学药学院的Oleh Taratula、Olena Taratula和Yoon Tae Goo领导的研究工作，聚焦于长期限制胶质母细胞瘤治疗的两大难题。首先，疗法必须穿越血脑屏障——这是一个严密控制的细胞网络，旨在保护中枢神经系统免受血液中循环物质的侵害。其次，治疗必须精准到达肿瘤细胞而不影响健康组织。
糖衣纳米颗粒靶向脑肿瘤
在小鼠模型中，研究人员测试了填充有遗传物质的脂质纳米颗粒，该遗传物质旨在恢复机体抑制肿瘤生长的能力。随后，这些颗粒被包裹上一层糖衣，这有助于它们进入大脑并在肿瘤内部聚集。
根据发表在《控制释放期刊》（Journal of Controlled Release）上的研究结果，该方法使患有胶质母细胞瘤的小鼠的中位生存期延长了50%。
涂层中使用的糖是甘露糖，它与人体主要能量来源——葡萄糖密切相关。大脑血管内壁的细胞含有一种名为GLUT1的转运蛋白，通常负责将葡萄糖运送至中枢神经系统。GLUT1也能识别甘露糖，这使得包覆后的纳米颗粒能够利用同一路径穿越血脑屏障。
“血液中含有浓度相对较高的葡萄糖，这正是纳米颗粒要与GLUT1结合所面临的竞争对象，”Oleh Taratula说道。“为了让纳米颗粒成功结合，它们需要高密度的糖衣表面，这正是我们的核心创新点。通过将甘露糖与纳米颗粒的主要结构成分胆固醇进行化学连接，我们将表面覆盖率提高了六倍。”
递送抑制肿瘤的mRNA
这些纳米颗粒携带信使RNA（mRNA），指导细胞产生PTEN蛋白，这是一种有助于防止肿瘤失控生长的蛋白质。在胶质母细胞瘤细胞中，PTEN通常缺失或无活性。
为了保护mRNA在到达靶点前不被分解，研究人员添加了一种带正电荷的胆固醇衍生物，这有助于将遗传物质安全地封闭在纳米颗粒内部。
胶质母细胞瘤细胞也会产生异常高水平的GLUT1。这种差异有助于糖衣颗粒在进入大脑后更多地聚集在肿瘤中。
“胶质母细胞瘤经历了代谢重编程，其GLUT1表达水平是正常脑组织的三倍，因此颗粒在穿越血脑屏障后会优先在肿瘤组织中聚集，”Olena Taratula说道。“并且在肿瘤细胞中恢复PTEN表达可重建生长控制。在重复给药过程中，肿瘤发生了萎缩，且未出现任何可测量的器官毒性。”
一种致命且难治的癌症
在美国，胶质母细胞瘤的发病率约为每10万人中3.19人。男性发病率高于女性，确诊时的中位年龄为64岁。超过95%的患者在确诊后五年内死亡。
药学院的Vincent Cataldi、Vladislav Grigoriev、Neera Yadav、Tetiana Korzun、Chao Wang和Adam Alani也参与了这项研究。
该研究得到了美国国立卫生研究院国家癌症研究所、尤尼斯·肯尼迪·施赖弗国家儿童健康与人类发展研究所以及韩国国家研究基金会的支持。