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    靶向線粒體的超小“磁力刀”治療腦腫瘤

    發布時間:2020-01-03 17:08:43 點擊次數:

    力廣泛存在于生命的各個尺度,在調控細胞增殖、分化、死亡等方面起著至關重要的作用。微磁力治療是抗腫瘤的新策略,通過磁性材料與磁場耦合產生皮牛級機械力達到殺傷腫瘤細胞的效果,具有精度高、穿透深、時空可控等優勢。然而,大顆粒的磁性材料雖能產生強磁力,但給藥方式受限且生物代謝困難;小顆粒的磁性材料由于含磁感應物質不足,難以產生強機械力殺傷腫瘤細胞。如何安全有效地運用磁力治療腫瘤是其臨床轉化面臨的巨大挑戰。



          為了解決上述關鍵難題,同濟大學醫學院及附屬東方醫院成昱團隊與附屬東方醫院的劉中民教授以及美國西北大學醫學院的Maciej. S. Lesniak教授聯合攻關,采用“集團規模作戰”的自組裝模式和“精準打擊要害”的靶向線粒體策略,在動物水平實現了超小尺寸磁性納米材料(MNPs)對腦腫瘤細胞的高效損傷。團隊設計了靶向線粒體的20 nm 鋅摻雜鐵氧體納米方塊,在旋轉磁場下組裝成微米尺寸的磁力刀,從而能夠產生~12 pN的剪切力有效抑制腫瘤生長,并證明磁力作用30分鐘就可以誘導腫瘤細胞凋亡,進一步在腦腫瘤動物模型上驗證了磁力治療的有效性和安全性。該工作于2019年12月23日在Small雜志在線發表,題為“Remote Control of Mechanical Forces via Mitochondrial-Targeted Magnetic Nanospinners for Efficient Cancer Treatment.”(DOI: 10.1002/smll.201905424)。此項工作融合了三個關鍵點:(1)選擇性定點作用于腫瘤細胞線粒體,增強磁力的破壞效果;(2)旋轉磁場下組裝成磁力刀結構,并產生足夠的剪切力破壞線粒體結構,最終引起腫瘤細胞死亡,在動物模型中可有效抑制腦腫瘤生長;(3)安全的超低頻磁場控制,使用15 Hz 低頻旋轉磁場,實現磁力的時空精準調控,無熱信號及其他副作用。該超小“磁力刀”在動物水平上成功實現腫瘤的高效破壞,將推動磁力治療相關的平臺及裝置研發,加速磁力治療腦腫瘤的臨床轉化。
          論文的共同第一作者是成昱教授團隊的碩士研究生陳夢偉、博士研究生吳交交。共同通訊作者是同濟大學醫學院及附屬東方醫院的成昱教授、附屬東方醫院的劉中民教授以及美國西北大學醫學院的Maciej. S. Lesniak教授。該項目受到張江國家自主創新示范區專項發展基金重大項目、國家自然科學基金、上海市教委科研創新計劃重大創新項目、上海市科委、中央高校經費等大力支持。

     

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