科学家成功利用模拟进化的方法来治疗癌症

科学家成功利用模拟进化的方法来治疗癌症

在全球科学家的共同努力下，寨卡病毒感染的危害逐渐被揭示。随着研究的深入，人们发现寨卡病毒感染所造成的危害不仅仅局限于引起小头畸形症以及神经系统疾病。2016年11月，高福与中国农业大学教授李向东合作在《细胞》（cell）杂志发表文章，通过小鼠模型实验揭示寨卡病毒感染可以突破血睾屏障，引起睾丸间质充血、急性睾丸炎和附睾炎，甚至完全破坏睾丸组织，表明寨卡病毒可以影响雄性生殖系统，提示了其对男性健康的潜在危害。研究还发现寨卡病毒可以在男性精液中存活数月之久，并可以通过性传播。然而，面对如此严峻的问题，目前还没有有效的临床抗病毒药物。寨卡病毒的复制中心是由7个非结构蛋白及其相关宿主因子组成的，其中ns5是复制中心中分子量最大的蛋白。ns5由两个结构域组成：甲基转移酶（mtase）和rna依赖的rna聚合酶（rdrp），分别具有两个关键的酶活性：甲基转移酶活性和聚合酶活性，对于病毒复制至关重要，因此是开发抗病毒药物非常理想的靶点。通过解析寨卡病毒ns5 mtase与甲基供体s-腺苷甲硫氨酸（sam）及rna类似物（m7gpppa）的三元复合物结构，以及ns5 rdrp的晶体结构，微生物所科研人员发现寨卡病毒ns5的mtase和rdrp结构与其它黄病毒相比较为保守，提示我们当前基于登革病毒和西尼罗病毒等其它黄病毒ns5开发设计的抗病毒药物可能对寨卡病毒依旧有效，该研究也为抗寨卡病毒药物的设计和优化提供了结构基础。施一和高福为该论文的共同通讯作者。微生物所博士生段文倩和中科院北京生命科学研究院助理研究员宋豪为论文的共同第一作者。该研究得到了自然科学基金委“优秀青年科学基金”及应急管理项目、科技部“973”项目、重点研发计划和改革发展专项、中科院“一带一路”国际合作项目和先导专项等。（生物谷

治疗癌症的最好方法是不是要杀光所有的癌细胞？

癌细胞是会扩散和转移的，杀死癌细胞确实是最直接有效的方法。为了消灭癌细胞，现代医学策略是向患者输送大量化疗药物。但是就像用杀虫剂杀死害虫一样，一旦抗药性种群出现，癌细胞将变得不可治愈。现在，为了防止耐药癌细胞变得无法控制，科学家选择了低剂量给药，使一些癌细胞对药物敏感，让癌细胞相互竞争和抑制，从而将肿瘤保持在可控的大小，并显著延长患者的预期寿命。

在目前的医疗水平下，几乎不可能治愈转移性肿瘤。导致无效治疗和病人死亡的原因有很多，但根本原因与1859年的一个流行观点有关。当时，达尔文用这个想法来解释鸟类和乌龟等物种的兴衰。现在我们称之为进化。如果你把肿瘤细胞想象成达尔文雀——，不同岛屿上的雀的喙略有不同。达尔文雀依靠种子作为食物，而不同岛屿上的种子在形状和其他特征上是不同的。因此，喙型匹配种子最好的达尔文雀将获得最多的食物并喂养更多的后代。然而，喙型与种子不匹配的达尔文雀无法获得生存优势。简而言之，当两组生物共享同一个小地方时，适应性更强的一组将逐渐占上风。

一些动物实验的结果也证实了这个理论，即周围环境的变化确实可以促进肿瘤生长，而不会改变肿瘤细胞本身。这些现象表明，我们可以通过关注肿瘤细胞所处的环境来加深对肿瘤的理解，而不仅仅是关注肿瘤细胞本身的突变。

通过减少炎症和其他因素引起的组织紊乱，我们将重塑一个更加正常和健康的环境，并最终再现动物实验的结果，以防止肿瘤获得生长优势。

纳米生物导弹对治疗癌症有什么作用？

人类生病了就要打针吃药，可是进入人体内的药物并不能全部发挥作用，因为药物在循环系统的带动下，分散到了全身的各个部分，并没有集中作用到发生病变的部位。这样人吃下的药物有很多就没有作用。非但如此，多余的药物还会产生毒副作用，造成身体其他功能的损伤。

药物学家提出使用“纳米生物导弹”的想法。所谓生物导弹，就是具有识别肿瘤细胞和杀死肿瘤细胞双重功能的药物。它是正在研究中的一种导向型治癌药物。由于它像军事上的导弹，既能识别目标，又能摧毁目标，因此被称为“生物导弹”。

生物导弹由两种不同功能的分子装配而成。一种是专门识别癌细胞的分子，另一种则是可以杀死癌细胞的药物分子。这两种分子组装在一起，一旦进入体内，便在人体内随血液前进，专门寻找癌细胞进行攻击，而不损伤其他正常细胞。

目前想做成非常高效的生物导弹还比较困难。科学家想出了另一办法，从体外给人体施加一个磁场，这样体内的磁性。纳米粒子在外加磁场的导向下集中到病变部位。磁性纳米粒子在分离癌细胞和正常细胞方面经动物临床实验已经成功，显示了引人注目的应用前景，欧美已经利用这一技术来治疗癌症患者。包敷有高分子及蛋白质的磁性纳米粒子载体携带着药物注入人体内，在外加磁场的引导下使其达到病变部位释放药物，从而达到定向治疗的目的，从而减少人体其他健康部位因受药物作用而产生不良反应。动物临床实验表明，以氧化铁为代表的纳米磁性粒子是发展这种治疗方法最有前途的对象。

2000年，德国柏林医疗中心将铁氧体微型粒子用葡萄糖分子包裹，在水中溶解后注入肿瘤部位，使癌细胞和磁性纳米粒子浓缩在一起，肿瘤部位完全被磁场封闭，通电加热时温度达到47℃，慢慢杀死癌细胞，而周围的正常组织丝毫不受影响。有的科学家用磁性纳米颗粒成功地分离了动物的癌细胞和正常细胞，已在治疗人骨髓癌的临床实验中获得成功。还有，一些科研人员用纳米药物来阻断血管饿死癌细胞。

我国科技工作者从1982年开始从事生物导弹的研究，取得了可喜的进展。他们用丝裂霉毒素与抗肿瘤抗体进行化学连接，其药性比原来的提高100多倍，在动物身上进行试验，取得了明显的疗效。用这种生物导弹对肿瘤局部进行注射，町使肿瘤全部消除。生物导弹的奇妙作用，已引起人们的高度重视，期盼在攻克癌症上能起药到病除的作用。这一新药肯定会在21世纪的前10年中问世，成为癌症病人的救星。这种我国成功研制出的纳米新药，只有25纳米长，但它对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等致病微生物有强烈的抑制和杀灭作用。用数层钠米粒子包裹的智能药物在进入人体后，可主动搜索并攻击癌细胞或修补受损组织，达到以往药物无法起到的效力。它还具有广谱、亲水、环保等多种性能，即使达到临床使用剂量的4000倍以上，受试动物也无中毒表现，且对受损细胞具有修复作用，临床使用效果显著。

近年来，我国一些科研人员应用生物导弹已治疗了一批肿瘤患者，其中75％的患者收到良好效果，有的患者经治疗后肿瘤几乎消失。其方法一般为静脉注射，连用5～7天。如果有条件，可以进行动脉插管，即将管子插至肿瘤附近的动脉，从插管内一次注入生物导弹。根据临床应用的经验，该方法对很多肿瘤都有较理想的疗效。

科学家设想未来可能制造一种纳米级药物，他们定向识别癌细胞后，会进入细胞的内部，然后引爆自身携带的微量炸药炸毁癌细胞。如果这个想法得以实现，那可真是名副其实的生物导弹。

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