談及納米藥物，大家最容易想到的就是抗癌。由于納米藥物超小的尺寸以及腫瘤組織血管不完整的原因，納米藥物在腫瘤組織部位具有增強(qiáng)滲透和滯留效應(yīng)，因此納米藥物抗腫瘤研究現(xiàn)在正在如火如荼的進(jìn)行著。當(dāng)然，神通廣大的納米藥物可以輸送化療藥物、基因以及各種成像試劑，因此只研究其抗癌似乎有點(diǎn)說不過去，畢竟這世間還有數(shù)以億計(jì)的人由于各種其他疾病處于水深火熱之中。小編在此整理了近期用納米藥物治療其他疾病的重磅研究，分享給大家。

治療心臟病

盡管心臟干細(xì)胞療法對(duì)于心臟病患者而言是一種極具前途的治療手段，其能夠指導(dǎo)細(xì)胞進(jìn)入到損傷部位并讓其停留，但如今在治療心臟病方面科學(xué)家們?nèi)匀幻媾R巨大挑戰(zhàn)，近日，刊登在國際雜志NatureBiomedicalEngineering上的一篇研究報(bào)告中，來自北卡州立大學(xué)的研究人員利用動(dòng)物模型進(jìn)行了一項(xiàng)初步研究，他們發(fā)現(xiàn)，利用血小板納米囊泡來裝飾心臟干細(xì)胞或能增加干細(xì)胞尋找并在心臟病發(fā)作損傷部位停留的能力，同時(shí)還能增強(qiáng)療法的治療效果。

研究者Cheng說道，血小板能夠進(jìn)入并停留到損傷位點(diǎn)，甚至在某些情況下其還能夠招募機(jī)體自身存在的干細(xì)胞至損傷部位，但其似乎是一把雙刃劍，這是因?yàn)?，?dāng)血小板到達(dá)損傷位點(diǎn)時(shí)，其會(huì)誘發(fā)促進(jìn)凝血的凝集過程，而在心臟病發(fā)作的時(shí)候，血凝塊或許是研究人員最不想看到的。

于是研究人員就想知道是否在不誘導(dǎo)血凝的情況下能夠選擇血小板清楚定位并且粘附在損傷位點(diǎn)的能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，位于血小板上的一類糖蛋白—粘附分子主要負(fù)責(zé)血小板尋找并結(jié)合損傷位點(diǎn)的能力，因此研究人員就從這些分子中開發(fā)出了一些血小板納米囊泡結(jié)構(gòu)，隨后利用囊泡來對(duì)心臟干細(xì)胞表面進(jìn)行裝飾。

Cheng說道，納米囊泡就好像血小板的外套一樣，其并是不激活血凝的內(nèi)在細(xì)胞機(jī)器，當(dāng)你將納米囊泡置于干細(xì)胞表面時(shí)，就好像給干細(xì)胞帶上了小型的GPS，其能幫助血小板定位損傷位點(diǎn)，以便能及時(shí)完成損傷修復(fù)工作，同時(shí)還不引發(fā)和血小板活化相關(guān)的副作用。在對(duì)心肌梗死的小鼠模型進(jìn)行概念驗(yàn)證的研究中，相比沒有進(jìn)行裝飾的心臟干細(xì)胞而言，納米囊泡裝飾后的干細(xì)胞（PNV-CSCs）在心臟損傷位點(diǎn)固定的效率是前者的兩倍，同時(shí)研究人員對(duì)小鼠模型進(jìn)行為期4周的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，相比對(duì)照組而言，PNV-CSC組小鼠心臟的功能要比前者增加20%甚至更高。

隨后研究人員對(duì)豬模型進(jìn)行了一項(xiàng)小規(guī)模的研究，結(jié)果表明，PNV-CSC組模型干細(xì)胞的保留率比較高（盡管研究者并未進(jìn)行功能性研究），后期研究中研究人員計(jì)劃進(jìn)行更為深入的研究來證實(shí)這一點(diǎn)；最后研究者表示，血小板納米囊泡或許并不會(huì)影響心臟干細(xì)胞的表現(xiàn)，同時(shí)其也并不會(huì)產(chǎn)生任何副作用，未來研究者希望能夠利用這種新方法來改善臨床實(shí)驗(yàn)中所使用的心臟干細(xì)胞療法的效率。

一組來自意大利和德國的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出了一種可吸入性納米顆粒用于治療心臟病人。在他們發(fā)表在ScienceTranslationalMedicine上的最新研究中，研究人員詳細(xì)介紹了他們?nèi)绾伍_發(fā)納米藥物，它如何使用以及如何發(fā)揮療效。

近年來納米顆粒已經(jīng)被用于遞送多種藥物到人體各種組織，大多數(shù)都采用口服給藥或者是靜脈注射給藥，但是這些方式都不能有效地將藥物輸送到心臟。因此研究人員開發(fā)出了可吸入式納米藥物，使得它們可以更快到達(dá)心臟并被心肌細(xì)胞吸收，最終改善心臟功能。

研究團(tuán)隊(duì)使用與牙齒和骨頭相似的材料制備了納米顆粒——磷酸鈣納米顆粒，它們足夠小以至于可以進(jìn)入心臟組織，但是又是足夠大可以裝載藥物。他們選擇了可以修復(fù)心臟細(xì)胞表面的鈣離子通道的藥物，而修復(fù)鈣離子通道被認(rèn)為使恢復(fù)正常心電活動(dòng)最關(guān)鍵的部分。

將藥物負(fù)載在納米顆粒上之后，研究人員給小鼠和大鼠吸入了這些藥物，這些動(dòng)物的心臟都遭受了糖尿病性心臟病類似的損傷，同時(shí)研究人員檢測(cè)了動(dòng)物的心臟健康狀況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)用藥之前這些動(dòng)物的心臟健康評(píng)分比正常動(dòng)物低17%，而用藥之后評(píng)分提高了15%，幾乎完全恢復(fù)。

得到這些鼓舞人心的結(jié)果后，研究人員又在豬身上進(jìn)行了研究，他們想看到這種納米藥物到底能以多快的速度到達(dá)心臟組織，結(jié)果不出所料，這種藥物比其他給藥方式更快地富集在了心臟組織。

研究團(tuán)隊(duì)還報(bào)道該藥物遞送體系不會(huì)對(duì)心臟組織造成毒性，但是在進(jìn)行人體實(shí)驗(yàn)之前還需要進(jìn)一步深入研究該藥物遞送系統(tǒng)的毒性。

抗病毒，治流感！

世界上成百上千萬的人每年因?yàn)椴《靖腥径劳觥，F(xiàn)有的抗病毒藥物，往往只能夠針對(duì)單一的或者某一類病毒。現(xiàn)在僅有的幾種廣譜性的抗病毒藥物，需要持續(xù)服用來抵抗病毒，且病毒成熟后導(dǎo)致的抗藥性也持續(xù)存在。

一個(gè)由美國、新西蘭、意大利等國科學(xué)家組成的國際聯(lián)合課題組，設(shè)計(jì)了一種新型的抗病毒納米顆粒，可以廣譜的針對(duì)各種不同的病毒，例如單純皰狀病毒，人乳頭瘤病毒，呼吸道合胞病毒，登革熱病毒和慢病毒。這種新設(shè)計(jì)的納米顆?？梢阅M細(xì)胞表面的一種叫做硫酸肝素蛋白多糖的分子。多數(shù)病毒往往通過結(jié)合到細(xì)胞表面的這種分子來進(jìn)入細(xì)胞。盡管現(xiàn)在存在著幾種模擬這種分子的藥物，但是他們和病毒的結(jié)合強(qiáng)度不夠高。

借助分子模擬的方法，計(jì)算生物學(xué)家獲得的結(jié)果可以用來指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)生物學(xué)家的分子納米顆粒的設(shè)計(jì)和改造。利用分子動(dòng)力學(xué)模擬，該團(tuán)隊(duì)建立了納米顆粒和分子表面蛋白相互結(jié)合的原子級(jí)精度的模型。利用這些模型，團(tuán)隊(duì)嘗試了不同類別的納米顆粒與病毒表面蛋白相互作用的潛在方式，這能夠幫助實(shí)驗(yàn)科學(xué)家更好地預(yù)測(cè)哪種類別的納米顆粒能夠更好的結(jié)合到病毒表面，并且進(jìn)一步將他們殺死?？茖W(xué)家最后設(shè)計(jì)并合成了一種新型納米顆粒，能夠結(jié)合到不同的蛋白表面，而且能夠廣譜地殺死不同類病毒，同時(shí)對(duì)于正常的組織細(xì)胞沒有傷害。

該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，他們?cè)O(shè)計(jì)了一種新類型的納米顆粒的原型，未來就該納米顆粒原型的改造，可能會(huì)產(chǎn)生更廣譜抗病毒的納米顆粒，最終形成藥物造福人類。

根據(jù)佐治亞州立大學(xué)的一項(xiàng)新研究，研究人員已經(jīng)開發(fā)出了一種通用疫苗對(duì)抗甲型流感病毒，該疫苗可以在小鼠體內(nèi)產(chǎn)生長(zhǎng)期存在的免疫反應(yīng)，可比季節(jié)性流感疫苗更好地保護(hù)小鼠。

流感是一種可傳染的呼吸道疾病，會(huì)影響鼻子、喉嚨和肺部，據(jù)美國疾病防控中心（CDC）統(tǒng)計(jì)，流感是美國最大的致死疾病之一。CDC估計(jì)從2010年起流感每年導(dǎo)致美國12000-56000例病人死亡。

“疫苗是防止流感死亡最有效的方法，但是病毒變化太快，你每年必須不斷接受新的疫苗。”Bao-ZhongWang說道，他是佐治亞州立大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究所副教授。“我們?cè)噲D開發(fā)新型疫苗以避免每年注射疫苗。我們正在開發(fā)一種通用的流感疫苗。你不需要每年改變注射疫苗的類型，因?yàn)樗峭ㄓ玫?，可以保護(hù)你免受許多病毒疫苗的感染。”

“我們想做的事情是誘導(dǎo)機(jī)體對(duì)病毒的表面糖蛋白產(chǎn)生反應(yīng)，而不是頭部部分。你可以通過這種方式對(duì)抗一系列流感病毒，因?yàn)樗械牟《径季哂羞@個(gè)相同的莖結(jié)構(gòu)域。但是這個(gè)莖結(jié)構(gòu)域本身并不穩(wěn)定，因此我們使用了一種特殊的方式使這種疫苗包含莖結(jié)構(gòu)域。我們成功了！我們將這個(gè)莖結(jié)構(gòu)域組裝進(jìn)一個(gè)蛋白質(zhì)納米顆粒中形成疫苗。蛋白一旦進(jìn)入納米顆粒內(nèi)部，它就不容易降解。我們的免疫細(xì)胞具有較好的吞噬顆粒的能力，因此這種納米顆粒比可溶性蛋白質(zhì)誘導(dǎo)免疫反應(yīng)的能力強(qiáng)很多。”

納米顆粒很特殊，因?yàn)樗鼈儼苏麠l可以誘導(dǎo)免疫反應(yīng)的蛋白質(zhì)，而雙層表面可以更好地維持蛋白質(zhì)的功能。

為了確定納米顆粒疫苗的療效，研究人員通過肌肉注射給小鼠進(jìn)行了兩次免疫，然后將它們暴露在幾種流感病毒下：H1N1、H3N2、H5N1、H7N9。結(jié)果發(fā)現(xiàn)疫苗為小鼠提供了通用的完全的保護(hù)，顯著降低了肺部病毒的數(shù)量。

接下來，研究人員將在雪貂中檢測(cè)這種納米疫苗的效果，雪貂與人的呼吸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)很相似。

“疫苗由高度保守的結(jié)構(gòu)域組成。這也是它誘導(dǎo)產(chǎn)生的免疫反應(yīng)能提供廣泛保護(hù)的原因。”LeiDing說道，他是該研究第一作者，佐治亞州立大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究所博士后研究員。“季節(jié)性流感疫苗會(huì)誘導(dǎo)針對(duì)HA分子頭部的強(qiáng)烈免疫反應(yīng)，但是這個(gè)部分是高度易變的，這也是我們每年都需要注射新疫苗的原因。我們的疫苗克服了這個(gè)問題，但是是否能在人體內(nèi)誘導(dǎo)長(zhǎng)期免疫反應(yīng)，我們還需要進(jìn)一步在臨床試驗(yàn)中測(cè)試才能確認(rèn)。”

顛覆光遺傳學(xué)

你無法看到水井或者海水深處，因?yàn)楣鉄o法穿透這么深。盡管大腦并非無底洞，但是神經(jīng)學(xué)家們?cè)谘芯看竽X深部結(jié)構(gòu)時(shí)也面臨著相同的問題，光無法穿透到大腦深部。這對(duì)光遺傳學(xué)而言更是個(gè)問題，因?yàn)檫@種技術(shù)主要通過光操縱遺傳標(biāo)記的大腦細(xì)胞，在過去數(shù)十年間越來越流行。“光遺傳學(xué)是實(shí)驗(yàn)室控制神經(jīng)元的突破性工具，將來也有可能運(yùn)用于臨床。”日本理化研究所（RIKEN）腦科學(xué)研究所研究組長(zhǎng)ThomasMcHugh說道。“不幸的是，現(xiàn)在向大腦導(dǎo)入光需要侵入性光學(xué)纖維。”

McHugh及其同事現(xiàn)在找到了將光非侵入性導(dǎo)入到腦深處的新方法。在他們昨天發(fā)表于《Science》上的文章中，他們使用上轉(zhuǎn)換納米顆粒（UCNPs）將激光導(dǎo)入到了頭蓋骨深處。這種納米顆粒可以在傳統(tǒng)光遺傳學(xué)無法達(dá)到的深度吸收近紅外光并將它們轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽?。這種方法被用于激活大腦不同區(qū)域的神經(jīng)元、沉默癲癇及激活記憶細(xì)胞。“納米顆?？梢杂行У匮娱L(zhǎng)我們光纖可以到達(dá)的深度，從而可以進(jìn)行光的遠(yuǎn)程遞送，實(shí)現(xiàn)非侵入性治療。”McHugh說道。

光遺傳學(xué)中通常用藍(lán)光激活或者關(guān)閉神經(jīng)元的光響應(yīng)離子通道。但是這個(gè)波長(zhǎng)范圍的光會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的散射，距離可以穿透大腦深部組織的近紅外光很遠(yuǎn)。UCNPs由鑭系家族元素組成。它們的光激活特性可以把低能量的近紅外光轉(zhuǎn)變?yōu)楦吣芰康乃{(lán)光或者綠光，以此控制特殊標(biāo)記的細(xì)胞。盡管這種方式在小范圍內(nèi)傳輸了足夠的能量，但是并未觀察到局部溫度上升或者細(xì)胞損傷。

除了激活神經(jīng)元，UCNPs也可以用于抑制癲癇小鼠病情。研究人員給小鼠海馬區(qū)注射了可以發(fā)出綠光的納米顆粒，隨后用近紅外光在頭蓋骨表面進(jìn)行照射。結(jié)果這些小鼠的癲癇神經(jīng)元被有效沉默。在另一個(gè)叫做內(nèi)側(cè)隔核的區(qū)域，納米顆粒發(fā)出的光促進(jìn)了神經(jīng)元theta周期（一種重要的腦電波）的同步。在具有恐懼記憶的小鼠中，研究人員使用可以發(fā)光的UCNPs成功在海馬區(qū)激起了小鼠的恐懼記憶。這些神經(jīng)元激活、抑制和記憶激起效應(yīng)只在注射了納米顆粒的小鼠身上觀察到。

小鼠的記憶激起可以維持兩周。這表明UCNPs保留在注射部位，研究人員也通過顯微鏡確認(rèn)了這個(gè)現(xiàn)象。“這些納米顆粒似乎非常穩(wěn)定，并具有生物相容性，這使得它們可以長(zhǎng)期使用。此外，低擴(kuò)散性意味著我們可以特異性靶向神經(jīng)元。”McHugh說道。這項(xiàng)研究中使用的納米顆粒與現(xiàn)有光遺傳學(xué)領(lǐng)域使用的各種光都兼容，因此可以用于許多深部腦組織的神經(jīng)元激活或者抑制。這些納米顆粒可以成為侵入性光纖的替代物，這些顆粒與腦組織的慢性反應(yīng)研究目前正在進(jìn)行。

助力基因編輯

近日，刊登在國際著名雜志NatureBiotechnology上的一篇研究報(bào)告中，來自MIT的科學(xué)家開發(fā)出了一種新型納米顆粒，這種納米顆粒能夠運(yùn)輸CRISPR基因編輯系統(tǒng)，并對(duì)小鼠機(jī)體的基因進(jìn)行特異性修飾；因此研究人員就能夠利用納米顆粒來攜帶CRISPR組分，從而就消除了使用病毒的需要。

利用這種新型的運(yùn)輸技術(shù)，研究者就能對(duì)大約80%的肝臟細(xì)胞進(jìn)行特定基因的切割，這或許就能達(dá)到目前在成體動(dòng)物中應(yīng)用CRISPR技術(shù)的最佳成功率。研究者DanielAnderson教授說道，讓我們非常激動(dòng)的是，我們制造了這種特殊的納米顆粒，其能被用來永久特異性地編輯成年動(dòng)物機(jī)體肝細(xì)胞中的DNA；本文研究中，研究者所研究的一種名為Pcsk9的基因能調(diào)節(jié)機(jī)體膽固醇的水平，而人類機(jī)體中該基因的突變或許和一種名為家族性高膽固醇血癥的罕見疾病有關(guān)，目前FDA批準(zhǔn)的兩種抗體藥物能夠抑制Pcsk9基因的表達(dá)，然而這些抗體藥物需要在患者后半生中定期服用，而新型的納米技術(shù)或能永久性地對(duì)該基因進(jìn)行編輯，同時(shí)就為治療這種罕見疾病提供了新的治療思路。

在很多情況下，科學(xué)家們依賴于病毒來運(yùn)輸Cas9基因和RNA鏈，2014年，研究人員Anderson及其同事通過研究開發(fā)了一種新型的非病毒運(yùn)輸系統(tǒng)，利用CRISPR技術(shù)來有效治療酪氨酸血癥（一種肝臟疾?。?，然而這種運(yùn)輸技術(shù)需要進(jìn)行高壓注射，這就會(huì)對(duì)患者機(jī)體肝臟帶來潛在的損傷作用。

后來，研究人員就通過將編碼Cas9的信使RNA包裹到納米顆粒中來替代病毒，從而就實(shí)現(xiàn)了不用高壓注射也能夠運(yùn)輸CRISPR的關(guān)鍵組分，利用這種技術(shù)，研究者就能夠?qū)Υ蠹s6%的肝臟細(xì)胞進(jìn)行基因靶向編輯，這就足以治療酪氨酸血癥了。這項(xiàng)研究中，研究人員利用納米顆粒來運(yùn)輸Cas9和RNA導(dǎo)向鏈，并不需要病毒，為了能夠有效運(yùn)輸RNAs，研究者首先必須對(duì)RNA進(jìn)行化學(xué)修飾來保護(hù)其免于機(jī)體酶類的降解作用。

研究人員分析了Cas9和sgRNA（RNA導(dǎo)向鏈）形成的復(fù)合體的結(jié)構(gòu)，目的在于闡明到底是RNA導(dǎo)向鏈的哪一部分能被化學(xué)修飾，還不干擾兩個(gè)分子的結(jié)合，基于前期分析，研究者就開發(fā)并且檢測(cè)了多種可能性的修飾組合。研究者Yin說道，我們能夠利用Cas9和sgRNA復(fù)合體來作為一種引導(dǎo)工具，并進(jìn)行測(cè)試來確保我們可以對(duì)70%的RNA導(dǎo)向鏈進(jìn)行修飾，對(duì)其進(jìn)行修飾并不會(huì)影響sgRNA和Cas9的結(jié)合，而增強(qiáng)化學(xué)修飾同樣還會(huì)增強(qiáng)其二者結(jié)合的活性。

隨后研究人員將這些修飾后的RNA導(dǎo)向鏈（增強(qiáng)型的sgRNA）包裹入脂質(zhì)納米顆粒，此前研究者利用這種納米顆粒將其它類型的RNA運(yùn)輸?shù)礁闻K中，而本文研究中他們將這些脂質(zhì)納米顆粒注射到了攜帶能編碼Cas9的mRNA納米顆粒的小鼠機(jī)體中。研究者重點(diǎn)對(duì)調(diào)節(jié)膽固醇水平的Pcsk9基因進(jìn)行了研究，在超過80%的肝臟細(xì)胞中都能消除這種基因，從而就無法在這些小鼠中檢測(cè)到Pcsk9蛋白的存在，被治療的小鼠機(jī)體總膽固醇水平也會(huì)出現(xiàn)35%的下降。

目前研究人員正在尋找是否能利用該技術(shù)治療其它肝臟疾??；研究者Anderson認(rèn)為，一種能特異性關(guān)閉基因表達(dá)的完全合成性的納米顆?；蛟S就能作為一種強(qiáng)大的工具，這并不僅僅是針對(duì)Pcsk9基因，還包括了其它疾病，肝臟是人體重要的器官，同時(shí)其也是很多疾病發(fā)生的來源，如果能實(shí)現(xiàn)對(duì)肝臟細(xì)胞中DNA的重編程，研究人員或許就能夠有效遏制多種肝臟來源的疾病了；本文研究中，研究人員所開發(fā)的納米技術(shù)新應(yīng)用未來或能為基因編輯研究開辟多種途徑。