암 : '지능형 약물 전달'진행 중
새로운 연구는 이전에는 볼 수 없었던 수준의 정밀도로 항암제를 종양에 전달하는 길을 열었습니다.
새로운 "지능형 약물 전달"시스템은 올바른 순서로 두 개의 종양 신호를 만날 때만 약물 부하를 방출하는 나노 캡슐을 사용합니다.
"원칙 증명"논문-현재 저널에 게재 됨 화학 과학 — 종양 내부에서 발생하는 일련의 두 가지 상태에 반응하여 시스템이 어떻게 성공적으로 수행되었는지 설명합니다.
첫 번째 조건은 특정 역치를 초과하는 산도의 상승이고 두 번째 조건은 특정 유형의 종양에서 더 높은 수준의 글루타티온이라는 물질의 존재였습니다.
이 두 가지 조건 (정확한 순서)을 충족하면 나노 캡슐이 "다단계 종양 미세 환경"에 진입하여 약물 부하를 방출한다는 사실을 알립니다. 한 가지 조건 만 충족하거나 역순으로 충족하면 약물을 방출하지 않습니다.
선임 연구 저자 인 Wei-Hong Zhu, 상하이에있는 화동 과학 기술 대학교 화학 교수와 그의 팀은 먼저 실험실 세포에서 시스템을 테스트 한 다음 생쥐에서 시스템을 테스트했습니다.
‘신세대 약물’
나노 캡슐은 첫 번째 조건을 충족 할 때 하나, 두 번째 조건을 충족 할 때 다른 하나의 고유 한 형광 마커를 방출합니다. 이는 약물 전달의 진행 상황을 정확히 추적 할 수 있음을 의미합니다.
이는보다 정확한 진단을 위해 시스템을 "스마트 형광 센서"로 사용할 수있는 가능성을 열어줍니다.
Zhu 교수는 그와 그의 동료들은이 연구가 특정 자극에 논리적으로 반응하도록 프로그래밍 할 수있는 "신세대 약물"로 이어질 것이라고 믿고 있다고 말합니다.
새로운 시스템이 약물 전달을 다른 수준으로 끌어 올리는 이유 중 하나는 약물 방출을 유발하는 OR 논리가 아닌 "시퀀스 기반 AND 논리"를 사용하기 때문입니다.
OR 논리를 사용하는 전달 시스템은 약물이 반응하도록 프로그래밍 된 조건 중 하나를 충족 할 때 약물을 방출합니다.
반면에 시퀀스 기반 AND 논리를 사용하면 시스템이 두 조건이 올바른 시퀀스로 충족 될 때만 약물을 방출합니다.
과학자들은이 접근법이 "파괴적인 환경과 바람직하지 않은 상호 작용"으로부터 약물을 더 잘 보호하고 "필요할 때"방출의 더 정확한 트리거링을 보장한다고 제안합니다.
작동 원리
약물 전달 시스템을 "약물 부하를 포함하는 나노 캡슐"로 설명하는 것은 편리하지만 이것이 엄격하게 작동하는 방식은 아닙니다.
이 시스템은 실제로 세 부분으로 구성된 긴 분자로 구성됩니다. 첫 번째는 형광 신호를 내고 두 번째는“전구 약물”이며 세 번째는 긴“폴리머 테일”입니다. 프로 드럭은 방출 될 때 항암제로 대사됩니다.
pH 또는 산도의 변화에 "매우 민감하게"반응합니다. 그리고 혈류 (산도가 낮은 곳)에서 종양 환경 (산도가 높은 곳)으로 이동할 때 pH의 하락을 감지합니다.
pH가 프로그램 된 임계 값보다 높지만 긴 분자는 "미셀"이라고하는 모양을 형성합니다. 이것은 모든 폴리머 꼬리가 바깥쪽에 있고 형광 단위가 중앙에있는 구체와 비슷합니다. 이 형성에서는 형광 신호가 억제됩니다.
그러나 미셀이 pH가 특정 임계 값 아래로 떨어지는 환경에 들어가면 형성이 취소되고 긴 분자가 느슨해집니다.
가장 먼저 일어나는 일은 형광 신호가 더 이상 억제되지 않고 감지 될 수 있다는 것입니다. AND 로직 (pH 강하)의 첫 번째 조건이 충족되었음을 나타냅니다.
긴 분자가 제거되면 두 번째 조건이 충족되면 효과가 나타납니다. 이 경우 글루타티온에 노출되면 긴 분자와 전구 약물 사이의 연결이 끊어집니다. 일단 시작되면 전구 약물은 활성 항암제로 자유롭게 대사됩니다.
두 개의 형광 신호
프로 드러그를 잃는다는 것은 긴 분자가 더 짧아 져서 아직 방출되고있는 형광 신호의 "색상"또는 파장이 "녹색에서 보라색-빨강"으로 이동하는 것을 의미합니다. 이는 AND 로직의 두 번째 조건이 올바른 순서로 충족되었음을 나타냅니다.
저자는이 이중 파장 형광이이 시스템을 "실시간 3 차원 바이오 이미징 수행에 적합"하게 만들며 "정확한 질병 진단, 특히 의심스러운 병변에 대한 강력한 도구"가 될 수 있다고 지적합니다.
팀이 세포와 생쥐에서 시스템을 테스트했을 때 "우수한 다단계 종양 표적화 능력"을 보여 주었다는 것을 발견했습니다. 생쥐에서 그것은 또한 "종양을 거의 근절시키는 […] 항 종양 활성의 상당한 향상"을 보여주었습니다.
"이 논리 감각 나노 프로브는 정밀한 프로그램 가능한 약물 전달 시스템을위한 생체 내 지능형 바이오 센싱 프로브 개발에 프로토 타입을 제공합니다."
주 웨이 홍 교수
