基于rna的药物有可能改变许多疾病的治疗标准，使个性化医疗成为现实。这种快速发展的治疗方法具有成本效益，相当容易制造，并且能够到达以前没有药物到达的地方，达到以前无法药物的途径。
主要是。
到目前为止，这些有希望的药物在进入保护良好的大脑治疗肿瘤或其他疾病方面还不是很有用。
现在，由乔治亚理工学院和埃默里大学的科斯塔斯·阿尔瓦尼蒂斯领导的一个多机构研究小组已经找到了一种方法：利用超声波和携带rna的纳米颗粒穿过保护性的血脑屏障，向脑肿瘤输送有效的药物。
“我们能够使这种药物更容易用于大脑，我们看到肿瘤细胞死亡的大幅增加，这是巨大的，”阿瓦尼蒂斯说，他是华莱士·库尔特生物医学工程系（BME）和乔治亚理工学院乔治·w·伍德拉夫机械工程学院（ME）的助理教授。
Arvanitis的合作者包括埃默里医学院和辛辛那提大学医学院的研究人员和临床医生，他是发表在《科学进展》杂志上的一篇新论文的通讯作者，该论文描述了该团队开发的下一代可调传递系统，用于基于rna的脑肿瘤治疗。
“我们的结果是非常积极的，但如果你认为我很兴奋，你还没有和肿瘤学家谈过——他们比我兴奋10倍，”Arvanitis说。
这个项目的起源可以追溯到2016年8月，当时他和论文的第一作者、工程硕士研究生郭宇桐来到佐治亚理工学院。
“从一开始，我就对超声波在脑部疾病治疗中的应用非常感兴趣，”Arvanitis说，他与埃默里大学的医生托比·麦克唐纳（Tobey MacDonald）合作，麦克唐纳是Aflac癌症和血液疾病中心儿科神经肿瘤学项目的主任，也是该论文的合著者之一。“我们的主要问题是，我们能否利用超声波向肿瘤输送药物？因为这是一个重大挑战。”
RNA药物有两个主要缺点：循环时间有限和细胞摄取有限。为了克服这些挑战，这些药物被包装在坚固的纳米载体中，通常是100纳米大小，以提高它们的生物利用度。尽管如此，这些纳米载体通常太大，无法穿透血脑屏障，即大脑血管周围紧密连接和选择性的内皮细胞，直到现在，RNA药物的大门仍然紧闭。
但是现在，Arvanitis和他的同事们已经发现了一种安全的方法来让这种药物安全通过。
利用小鼠模型，研究小组使用了一种改良版的超声诊断成像技术，这种技术利用声波来创建身体内部结构的图像，如肌腱、血管、器官，以及孕妇在子宫内的婴儿。研究人员将这项技术与微泡结合起来。微泡是血液中的微小气泡，被设计成成像的血管造影剂。微泡响应超声波振动，改变血管的渗透性。
郭说：“将多束超声能量聚焦到癌变部位上，导致微泡的振动实际上拉伸、拉扯或剪切构成血脑屏障的内皮组织的紧密连接，为药物通过创造一个开口。”
这是一项生物医学超声研究人员已经改进了十多年的技术，最近的临床试验已经证明了它的安全性。但目前还没有太多证据表明，纳米颗粒及其有效载荷能够选择性地直接进入脑肿瘤细胞。但是，即使血源性药物成功地穿透了血脑屏障，如果它们没有被癌细胞吸收，任务也没有完成。
Arvanitis和他的团队将siRNA（一种可以阻断驱动肿瘤生长的基因表达的药物）包装在脂质-聚合物混合纳米颗粒中，并将其与聚焦超声技术结合在儿童和成人临床前脑癌模型中。通过单细胞图像分析，他们证明了在成神经管细胞瘤（儿童中最常见的恶性脑肿瘤）的临床前模型中，药物的递送改善了10倍以上，减少了有害蛋白质的产生，增加了肿瘤细胞的死亡。
“这是完全可以调整的，”Arvanitis说。“我们可以微调超声波压力，以达到所需的振动水平，并通过延长药物输送。它是非侵入性的，因为我们使用的是来自大脑外部的声音，而且它是非常局部的，因为我们可以将超声波聚焦到大脑的一个非常小的区域。”
目前脑肿瘤的标准治疗有潜在的可怕副作用，Arvanitis说，“然而，这项技术可以提供副作用最小的治疗，这是非常令人兴奋的。”现在我们正在努力确定缺少哪些组件来将这项技术转化为临床。”
引用本文：Y. Guo， H. Lee， Z. Fang， A. Velalopoulou， J. Kim， B. Thomas， T. Kim， A. F. Coskun， D. P. Krummel， S. Sengupta， T. McDannold， C. D. Arvanitis。“单细胞分析揭示了微泡增强超声和阳离子纳米颗粒在脑肿瘤中有效的siRNA递送”，科学进展，2021年4月。
本研究由美国国立卫生研究院（NIH）资助，资助号：R00 EB016971，批准号：R37 CA239039;和CURE基金会。
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