國中理化 成為治癌新策略?

作者 | 發布日期 2015 年 02 月 10 日 11:50 | 分類 生物科技 , 醫療科技
Father and son (8-9) looking at molecule model stack

不管是用注射、口服等方法,藥物進入人體後我們無法控制它的走向,這是影響藥物療效的原因之一。為了要提高這些藥物的「使用率」,美國科學家利用正負電極引導離子流動的原理,在腫瘤組織與藥物間建立一個互相吸引的電場,促使藥物往病灶處集中,實驗顯示局部區域化療藥物濃度比以往高 7 倍,將藥物帶到其他不相干地方的血管中則減少 25 倍,這項技術未來頗有發展潛力。



解決化療的兩大困境

如何在人體內將藥物送達到它該去工作的地方,或是提高藥物與病原接觸的機會,一直是學界研究的目標,例如以 DNA 結構為原理製造的奈米級橡木桶, 裡面裝滿遇到病原就可釋放出的藥物;另一方面,許多藥物往往同時對人體正常組織造成傷害,例如癌症的化學治療是把目標放在人體中成長速度較快的腫瘤細胞, 但像頭髮也因為成長速度快,就被化療藥物列入無差別消滅對象,才會造成化療病患掉頭髮的結果。這次美國北卡羅來納大學教堂山分校化學工程教授 Joseph DeSimone 用國中生就能聽懂的原理,製造出離子導入裝置 (iontophoretic devices),讓化療的藥物有效針對腫瘤組織發生作用,同時減少對其他不相關細胞的傷害,同時解決兩個問題,未來極具潛力發展成新的癌症治療途徑。

DeSimone 是 2008 年麻省理工學院以鼓勵創新為主的 Lemelson-MIT 獎得主,本身的研究領域就包含利用可與人體相容且被吸收的聚合物攜帶藥物的技術,但即使是把這種聚合物送到腫瘤細胞旁邊,等它降解並釋放藥物出來,效果也不一定好,例如胰臟癌細胞因為內部液壓大於外部,藥物難以進入。

化療藥物本身就有極性

因此他換了新的辦法。利用化療藥物本身就有的正負極性,團隊將盛裝化療藥物的容器上安裝一個電極,並植入小鼠體內胰臟腫瘤細胞一側,而在腫瘤另一側植入另一個電極。為了區別效果,實驗的控制組分成三種做法,一種是用同樣方法,但容器裝的是生理食鹽水,另兩種做法是用靜脈注射方式注入同款化療藥物或生理食鹽 水。實驗結果不出所料,離子導入法讓腫瘤細胞大幅縮小,而控制組的腫瘤還在長大。

另一組實驗針對在小鼠皮下的乳癌細胞。他們稍微改變了做法,容器放在腫瘤所在的皮膚表面,另一個電極則放在小鼠身體另一側皮膚上,如此一來只要一通電,藥物就會滲入小鼠皮膚到達腫瘤所在。實驗結果發現化療藥物不但能有效抑制腫瘤成長,還讓小鼠存活時間加倍。

iontophoretic devices

▲藥物(藍色)往另一個電極方向移動。(圖片來源:University of North Carolina at Chapel Hill)

新技術針對性更強

團隊另外在健康的狗胰臟上進行相同實驗,以確認較大型動物體內藥物行進的效果。結果發現,跟傳統以靜脈注射方式比較,化療藥物聚集在胰臟區域的濃度高出七倍,但在血管裡則降低了 25 倍,代表這種技術可以有效減少藥物對其他健康細胞的傷害。

他們的裝置僅需要低電流與電壓即可運作,不會讓動物感到疼痛。利用正負電極操控藥物的行進方向,DeSimone 不是第一人,之前就有其他學者以類似方法將藥物送達眼睛或膀胱;DeSimone 的研究團隊則是成功地把化療藥物送到它該去的地方。他表示就算不能完全消滅腫瘤,實驗結果來看也能縮小它的規模,讓病人可以改用手術切除的方式治病。

這項研究只是第一步,是否能在人體內有同樣效果還需驗證,且能夠植入多少化療藥物也是疑問。研究刊登在「科學 轉譯醫學」(Science Translational Medicine) 期刊。

(首圖來源:© Jamie Grill/Tetra Images/Corbis)

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