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辛辛那提大学的研究人员开发了一种类似的癌症治疗方法,使用细菌作为适配器将强大的放射疗法连接到癌细胞。该研究最近发表在Advanced Healthcare Materials上。
放射性核素治疗基础知识
该研究的重点是提供一种称为放射性核素疗法的癌症治疗方法。该研究的通讯作者 Nalinikanth Kotagiri 博士解释说,治疗中使用的放射性物质在衰变时释放出 β 射线,摧毁其路径上的任何东西。
这种治疗通常以有针对性的方式进行,杀癌辐射通过细胞表面的受体与癌细胞结合,以尽可能多地保护周围的健康细胞。
“每种癌症类型都有其表面表达的独特表位或受体,”辛辛那提大学癌症中心研究员兼加州大学 James L. Winkle 药学院副教授 Kotagiri 说。“有了这些信息,你就可以使用抗体和肽等分子将药物或辐射递送到它应该去的癌细胞,而不是其他任何地方,比如重要器官。”
使用常规策略的靶向治疗可能是有效的,但癌细胞可能会发生突变,因此受体不再存在于表面,放射性物质也无法与之结合。这会导致治疗耐药性,并且治疗对其他患者也可能无效,因为他们的癌细胞上从来没有出现过受体。
在之前使用益生菌削弱癌细胞防御的研究之后,包括主要研究作者 Nabil A. Siddiqui 在内的 Kotagiri 实验室的研究人员询问,当癌细胞没有可靶向的受体时,工程细菌是否可以为放射性核素治疗提供靶点。
细菌适配器
Kotagiri 说,益生菌可能有帮助,并且不同于导致疾病的细菌。虽然对癌症无害,但细菌往往会聚集在肿瘤内部,因为它们提供了一个低氧、免疫功能低下的环境,让细菌得以茁壮成长。
研究小组设计了一种独特的益生菌菌株,该菌株过度表达一种独特的转运蛋白,该转运蛋白结合并浓缩细菌内部的金属,尤其是铜。与金属结合的称为铁载体的分子促进了这一过程。
因为放射性核素是由铜制成的,所以铁载体分子会附着在上面,形成靶向剂,然后与细菌转运蛋白结合,类似于传统靶向治疗中抗体与其他受体的结合方式。
工程细菌基本上为肿瘤内的靶向药物提供了人工受体,可以有效地用作任何肿瘤类型的适配器,而不管肿瘤的受体特征如何。细菌本身对辐射具有很强的抵抗力,但通过一种称为旁观者效应的过程,放射性核素一旦集中在细菌内部就会破坏附近的癌细胞。
Kotagiri 说:“只要这些经过改造的细菌在肿瘤内部,这些针对细菌的靶向药物就会运输放射性金属。” “他们不会关心是否存在表达受体的癌细胞。他们所关心的只是他们已经确定了一些他们可以识别、积累和保留的东西。”
工程细菌在肿瘤内维持其种群的能力完全意味着细菌不必多次给药。
研究成果
使用结肠癌和乳腺癌的动物模型,研究小组将工程细菌直接注射到肿瘤中。在等待细菌增殖 48 小时后,他们使用铜 67(一种高能铜放射性核素)进行了两剂放射性核素治疗。
与对照模型相比,细菌和放射性核素联合疗法在 30 天后的存活率几乎翻了一番。Kotagiri 指出,该概念在受体阴性乳腺癌模型中进行了测试,并且该疗法在这种治疗耐药模型中有效。
Kotagiri 说,使用不同的低能放射性铜同位素铜 64,可以使用相同的过程对肿瘤进行成像。放射性核素仍然附着在肿瘤内部的细菌上,但它并没有杀死癌症,而是帮助它在扫描时“发光”。
Kotagiri 说:“因此,我们可以在 64 号铜和 67 号铜之间无缝切换以对肿瘤进行成像,然后一旦成像,我们就可以再次引入另一种分子进行治疗。” “我们想表明,可以使用以前用于癌症治疗的感染成像技术。”
下一步
随着对基于细菌的疗法的研究继续进行,Kotagiri 说,一个障碍将在医学界获得更广泛的认可,即这种方法是安全的。还需要更多的研究来证实,当这些细菌被输送到血液中时,它们会自然而然地在肿瘤内部定殖。
一旦就安全性达成普遍共识,Kotagiri 设想首先在人体临床试验中测试这种治疗方法,在这种情况下,细菌可以直接注射到耐药肿瘤中,并且没有其他受体或疗法可用。
“这是否仍然可以使靶向治疗在难治性或受体阴性癌症患者接受这种治疗而不经历传统非靶向治疗的副作用的情况下发挥作用?否则,唯一的其他办法就是让患者接受这些可能导致严重发病的剧毒药物,”Kotagiri 说。
研究小组还在使用食品和药物管理局已经批准的放射性核素测试该方法的有效性,希望该技术能够更快地在患者身上进行测试。从长远来看,Kotagiri 希望该过程可以应用于难以成像、接近和治疗的肿瘤。
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