香山科學會議綜述:

納米藥物是21世紀醫學技術重要方向

2009年02月03日09:13  來源:中國科學報

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中科院副秘書長譚鐵牛(前排左三)等會見出席第331次香山科學會議的美國NIH副院長 Michael Gottesman博士(前排右三)等美國科學家。
中科院副秘書長譚鐵牛(前排左三)等會見出席第331次香山科學會議的美國NIH副院長 Michael Gottesman博士(前排右三)等美國科學家。
  以“腫瘤納米技術與納米藥物”為主題的第331次香山科學會議,無疑是2008年度極具“分量”的一次國際科學討論會。來自中美兩國的從事納米和醫學相關研究的領軍人物雲集北京香山,80名與會中美兩國科學家圍繞腫瘤納米技術、腫瘤納米藥物的分子機理、納米生物技術、納米藥物的安全性以及納米醫學發展戰略與政策進了學術交流和熱烈討論。

  各國紛紛搶佔納米醫學與納米生物技術制高點

  腫瘤納米技術與納米藥物研究剛剛起步,需要利用納米技術、生物學、化學、物理、醫學、藥學和公共衛生等領域的知識和研究手段。納米藥物既是國際科學前沿,也是與人類健康和生活密切相關的重要社會問題,充滿了創新的機遇。

  會議執行主席之一、中國科學院納米生物效應與安全性重點實驗室主任趙宇亮研究員在接受記者採訪時介紹說,與傳統分子藥物相比納米藥物的最大優點在於,納米藥物利用納米顆粒的小尺寸效應、容易進入細胞而實現高療效﹔納米藥物的比表面積大、鏈接或載帶的功能基團或活性中心多,可以實現治療與療效跟蹤同步化﹔材料的性能優越,便於生物降解或吸收﹔納米具有的多孔、中空、多層等結構特性,易於藥物緩釋控制等。因此,在保証藥效的前提下,由於藥物用量減少,可以減輕藥物的毒副作用,比較容易實現低毒性。

  另一方面,很多納米藥物可以制成緩釋劑型,改變藥物在體內的半衰期,延長藥物的作用時間﹔也可以制成靶向藥物,納米載體將藥物主要輸送到人體特定的器官,減少了藥物毒副作用對正常器官或組織的損害。理想的納米藥物載體應具備以下性質:毒性較低或沒有毒性﹔具有較高的載藥量﹔具有較高的包封率﹔適宜的制備及提純方法﹔載體材料可生物降解,具有合適的粒徑與形狀﹔具有較長的體內循環時間等。

  各國政府為了搶佔納米醫學與納米生物技術的制高點,紛紛斥巨資推進納米醫學的研究和開發。美國2004年宣布啟動“腫瘤納米技術”,成立了“腫瘤納米技術聯合會”﹔同時美國國家衛生研究院(NIH)出資在美國建立了8個專門從事納米醫學研究的納米中心。納米藥物研究也成為日本、德國、英國等發達國家的新熱點。“十五”期間,我國利用 “973”和“863”計劃,部署了多個納米醫學和納米藥物的研究項目。

  由於中國納米科學技術的快速發展在世界上產生了廣泛的國際影響,2008年1月,NIH院長Elias Zerhouni博士等聯名致信中國科學院常務副院長白春禮院士,建議聯合召開“美中納米醫學與納米生物技術學術會議——腫瘤納米技術與納米藥物”。為整合我國在納米研究方面的優勢,與國際尤其是美國的研究者進行交流,建立密切聯系和協作合作關系,香山科學會議批准在2008年10月召開納米藥物國際學術討論會。會議得到了中國科學院、科技部基礎司和國家自然科學基金委員會等的大力支持。

  納米技術為生物醫藥發展帶來新機遇

  會議執行主席、全國人大常委會副委員長、北京大學醫學部韓啟德院士在書面致辭中說,納米科學的快速進步,為生物醫藥的發展帶來了新的機遇。如何通過發展和利用納米技術去預防、檢測、早期診斷和治療人類疾病,如何確保納米藥物的安全性是擺在各國科學家面前的極富挑戰的課題。美國NIH院長Elias Zerhouni博士在賀信中表示,NIH將致力於推動美中科學家間在納米醫學領域的交流與合作。

  與會專家介紹,通常的納米技術主要集中在1∼100nm尺度,但納米藥物的尺寸范圍會更大一些,約在1∼1000nm(即從幾個原子到亞細胞)尺度上開展研究。目前納米藥物研究的主要領域集中在:一是利用納米技術改良傳統的分子藥物,比如研發具有精確表面模式的納米顆粒載體、通過藥物靶向試劑來攜帶已有的藥物,實現靶向輸運、降低毒副作用、提高難溶藥物的溶解度等。二是發現全新的納米藥物,如利用嶄新的納米結構或納米特性,發現基於新型納米顆粒的高效低毒的治療或診斷藥物。

  藥物納米載體是以納米顆粒作為藥物載體,將藥物治療分子包裹在納米顆粒之中或吸附在其表面,通過靶向分子與細胞表面特異性受體結合,在細胞攝取作用下進入細胞內,實現安全有效的靶向藥物輸送和基因治療。藥物納米載體具有高度靶向性、緩控釋、提高難溶藥物的溶解率和吸收率等優點,有助提高藥物療效和降低毒副作用。與會專家認為,藥物納米載體技術是納米生物技術的重要發展方向之一,將給惡性腫瘤、糖尿病和老年性痴呆等疾病的治療帶來革命性的變化。

  NIH院長辦公室政策負責人Nancy Miller博士說,隨著納米研究的深入和人們對納米控制能力的提高,納米技術為工程科技研究和技術變革帶來了激動人心的機會。就醫藥科學而言,納米技術有望在癌症、心血管病、糖尿病、脊髓損傷等的藥物治療等領域取得突破。納米技術將對生物醫學研究中產生新的變革,並將為疾病的預防、檢測、早期診斷和治療提供新的方法和藥物。與會專家指出,納米藥物全新的治療機理將有可能從觀念上改變人類疾病預防和治療的模式和途徑,是取得納米藥物研究突破的關鍵,但是難度也更大。

  實現腫瘤細胞體內早期診斷

  天津醫科大學附屬腫瘤醫院納米技術腫瘤研究中心研究員張寧指出,癌症是21世紀最具挑戰性的醫學問題之一。盡管為攻克癌症,中外科學家進行了數十年的不懈努力,但至今絕大多數的癌症的預防、早期診斷和治療仍不盡如人意。世界范圍內癌症的死亡率居高不下,成為人類主要健康“殺手”。納米技術為腫瘤的早期診斷和治療提供了新的思路和方法。

  納米技術通過對腫瘤標志物的篩選,對多種分子信號和生物標志物進行檢測,可實現早期檢測和早期診斷。目前,腫瘤納米技術的研究主要集中在實驗室階段的診斷和治療,以及體內的診斷和成像。

  在納米檢測與分子成像研究方面,研究人員在納米生物芯片實時分析單個生物化學分子、金納米顆粒用作體內造影劑檢測特定癌細胞的標志物、納米器件收集蛋白質、區分正常組織和癌症組織以及納米磁共振造影劑、鐵磁性納米顆粒檢測乳腺癌和前列腺癌相關的淋巴結的紊亂等方面開展了大量的研究工作,並不斷有研究成果發表。如最近美國佐治亞理工學院的Ravi Bellamkonda博士帶領的研究小組,偶然發現了一種決定納米藥物實際有多少進入乳腺癌的解決方案,這種方法有望用於個人的乳腺癌治療。

  與會中美科學家認為,在納米檢測與分子成像研究方面仍有許多有待解決的科學問題:一是急需建立納米顆粒在體內的實時、定量檢測方法﹔二是建立新的數學模型,以實現納米技術在腫瘤診療中的應用﹔三是發展針對癌症早期診斷的體內外生物標志物的分析技術。

  腫瘤靶向治療新技術

  目前臨床使用的抗腫瘤藥物大多利用高毒性藥物殺死腫瘤細胞,由於傳統化療藥物靶向性不好,不能相對集中在腫瘤所在的位置,因此在殺死腫瘤細胞的同時,也損害了正常細胞,導致嚴重的副作用。因此,腫瘤治療中迫切需要提高腫瘤治療的靶向選擇性,同時避免或克服生物、生理屏障。

  研究人員發現,許多基於納米顆粒的抗癌治療或成像試劑特點之一,就是由於它們有足夠小的納米尺寸,從而能夠從高通透性的腫瘤血管中滲出,進入腫瘤組織,集中在腫瘤周圍。納米技術通過開發具有靶向性的多種功能的藥物傳輸體系,有助於實現腫瘤的靶向治療,並將毒副作用降低到較低的水平。

  美國NIH副院長Michael Gottesman博士介紹說,一些腫瘤的治療失敗或療效不佳,可能與癌細胞的抗藥性有關。納米科技的發展有望產生新的醫學方法來解決癌症治療中的抗藥性問題。目前,人們已經發現人類有48種ABC轉運子,許多轉運子能夠將細胞毒性藥物轉運出胞外。現在,有3種納米技術策略來解決由轉運子所導致的抗藥性問題。一是篩選新的藥物避開這些轉運子,以確保藥物在細胞內的高濃度﹔二是使用抑制劑,通過抑制轉運子使藥物能夠在細胞中積聚﹔三是通過“殺死”使用轉運子。

  趙宇亮等研究發現,一些納米顆粒經過表面修飾會產生很高的抑制腫瘤生長的效果,但沒有可檢測到的細胞毒性和體內毒性,其效果已經在肝癌、乳腺癌和胰腺癌動物模型上得到証實。腫瘤專家認為,從臨床治療的角度實現腫瘤的低毒性治療具有劃時代的意義。天津醫科大學附屬腫瘤醫院正在與中國科學院高能研究所合作,以期這一研究成果能早日造福人類健康。

  與會學者認為,如何提高腫瘤靶向治療效果,人造納米顆粒如何克服生物體的生理屏障,以及制定納米藥物技術的標准規則等都是發展納米藥物過程中必須考慮的問題。同時,藥物載體的納米顆粒如果長期在體內蓄積,也可能存在一定的副作用﹔病人對納米藥物也存在一定的個體差異,這些都需要做大量的研究工作。Miller博士表示,在發展納米科技和納米藥物上,有可能引發一系列的科技倫理、科技法律和社會倫理等方面的問題。在美國管理部門所制定的政策中,包含了平衡納米產品的制造進程,以及可能引發的倫理、安全性影響等內容。(潘鋒 梅進 實習記者 吳媛)

(責編:李保金(實習))
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