癌细胞依赖很多工具来生存和繁殖,因此我们可以多方面下手来阻碍癌细胞生长,其中一项方法是利用溶体(lysosome)。溶体是细胞的废弃物处理中心,相对于健康细胞,癌细胞溶体的功能较弱,而韩国科学家因此发现可以将精心混合的带电奈米粒子送进癌细胞,给癌细胞致命一击。
溶体是小型单层膜的囊状胞器,内有酵素和酸性物质可以处理细胞不需要的物质,溶体将这些物质重新利用或分解后排出细胞壁,就像将垃圾丢到资源回收厂。最近研究人员发现,溶体在阿兹海默症(Alzheimer’s)扮演不可或缺的角色,亦即功能异常的废弃物处理系统会将有毒的蛋白质堆积于大脑。
韩国基础科学研究所(Institute of Basic Science)的科学家们正试图制造功能异常的溶体,他们会这么做的原因,是因为功能异常的溶体会将收集到细胞废弃物重新丢回细胞,造成细胞死亡;当对象是癌细胞时,这反而成为一个好现象。
有利的是,癌细胞的溶体比健康细胞的溶体容易破坏;麻烦则在于疗法需针对癌细胞,不能伤害到健康细胞。
研究人员相信他们现在已经找到这个方法:精心混合负电和正电奈米粒子,粒子会选择性地群聚在癌细胞表面,随后进到溶体内形成奈米粒子结晶,使溶体逐渐膨胀、变质,最终使癌细胞死亡。
▲ 左图为成群的带电粒子聚在癌细胞上,右图为正常细胞。图中红色为溶体,绿色为带有 80% 正电和 20% 负电的奈米粒子。(Source:韩国基础科学研究所)
本研究共同作者之一 Bartosz A. Grzybowski 教授说:“在这项研究工作中,我们利用癌细胞内已经解除控制的废弃物管理系统当作‘奈米等级装配线’,来制造高品质的奈米粒子结晶,这些晶体会破坏溶体反应中心,做为晶体生长的第一个地点。”
研究团队针对此新兴疗法进行不同配方的实验,发现融合 80% 带正电的奈米粒子和 20% 带负电的奈米粒子对癌细胞有最好效果。研究团队认为,部分带负电奈米粒子的配位基对酸碱值的敏感度,是使此疗法对癌细胞具有选择性的关键。
这项实验是对多种癌细胞进行测试之后所得到的结论,且研究团队证明此奈米粒子对多种癌细胞都有效果。
本研究第一作者 Magdalena Borkowska 博士补充:“我们的结论是建立在比较 13 种不同肉瘤(sarcomas)、黑色素瘤(melanoma)、乳癌细胞、肺癌细胞和 4 种非癌细胞,奈米粒子的攻势对这 13 种癌细胞非常有效,且不会伤害到非癌细胞。”
此研究发表在《自然奈米科技》(Nature Nanotechnology)期刊。
- Charged particles kill cancer by clogging up its waste disposal unit
(首图来源:shutterstock)
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