想象一座由一組發(fā)電站供電的城市。如果所有的電站同時關(guān)閉將會造成全市范圍的停電。城市將陷入停滯，混亂可能隨之而來，但最重要的是，城市將無法發(fā)揮應(yīng)有的功能。我們身體的每個細(xì)胞都可以看作是一個小城市。

細(xì)胞中沒有建筑物，而是有細(xì)胞核和核糖體等細(xì)胞器。細(xì)胞的“發(fā)電站”是線粒體，它以三磷酸腺苷(ATP)的形式產(chǎn)生燃料。如果線粒體突然關(guān)閉，細(xì)胞就會面臨死亡--無論是健康細(xì)胞還是癌細(xì)胞。

這正是Jan van Hest和他的研究團(tuán)隊跟來自中國和英國的研究人員合作的一種新型癌癥治療方法，即光動力療法(PDT)的目的。Jan van Hest目前正領(lǐng)導(dǎo)著TU/e的復(fù)雜分子系統(tǒng)研究所(ICMS)。

光動力治療

PDT是一種無毒和無創(chuàng)的替代現(xiàn)有的治療方法以此來消除癌細(xì)胞，如化療、放療和選擇性手術(shù)。對于患者來說，這些治療可能會產(chǎn)生許多副作用、影響他們的生活質(zhì)量，但幸運的是，不那么粗糙的選擇正在開發(fā)中。

在光動力療法中，病人會被注射帶有光敏劑(一種對光起反應(yīng)的材料)的微小納米顆粒。當(dāng)納米顆粒聚集在癌細(xì)胞附近時，它們會被激光照射并產(chǎn)生一種特定形式的氧氣，這種氧氣對癌細(xì)胞有毒并最終導(dǎo)致癌細(xì)胞死亡。

在TU/e中，Jan van Hest和他的研究小組在改進(jìn)PDT方法方面取得了穩(wěn)步進(jìn)展，去年，他們就在《ACS Nano》上發(fā)表了一項研究。

關(guān)閉癌細(xì)胞

然而，通過設(shè)計PDT納米顆粒進(jìn)入癌細(xì)胞并破壞其供電線粒體，細(xì)胞可以迅速“斷電”，PDT治療的有效性將大大提高。換言之，納米顆?？梢砸愿嗅槍π院透斓姆绞綒⑺腊┘?xì)胞。

van Hest說道：“這項研究的主要挑戰(zhàn)是弄清楚如何將PDT納米顆粒進(jìn)入癌細(xì)胞，并在進(jìn)入細(xì)胞之后將納米顆粒引導(dǎo)到線粒體。一旦靠近線粒體，這些納米顆粒的光敏劑就會被光激活進(jìn)而污染線粒體的微環(huán)境、關(guān)閉細(xì)胞最重要的電源供應(yīng)。”

熒光的重要性

該團(tuán)隊開發(fā)了一種將納米顆粒制成生物可降解聚合體的方法，這種空心球體可以攜帶藥物、蛋白質(zhì)或光敏劑。

然而，跟以前的納米顆粒不同的是，新版本的納米顆粒被設(shè)計成在組成它們積木組裝時發(fā)出熒光。

這種熒光過程被稱為聚集誘導(dǎo)發(fā)射，發(fā)射響應(yīng)會使得追蹤納米顆粒在組織中的位置變得更容易。

為了快速將納米顆粒導(dǎo)向細(xì)胞內(nèi)的線粒體，該團(tuán)隊將吡啶分子附著在納米顆粒的表面。一旦納米顆粒在線粒體聚集，它們的光敏劑就會被激光激活從而有效地毒害癌細(xì)胞的微環(huán)境。這項新研究已經(jīng)成功地在體內(nèi)和體外實驗中證明了這一過程。

對未來治療的考慮

盡管如此，van Hest還是很快指出，雖然PDT是一種革命性的新型非侵入性治療方法，但仍需要其他治療方法。“這項工作是開發(fā)有效PDT納米顆粒的下一步。作為一種治療方法，它將跟現(xiàn)有的治療方法結(jié)合起來效果最好。重要的是，它將減少對放療和化療的依賴，這只會對患者有好處。我們?nèi)孕枰羞x擇性和更有效的治療癌癥的方法。光動力療法在靶向和消除癌細(xì)胞方面具有選擇性和準(zhǔn)確性的潛力。這項研究表明，我們可以有效地設(shè)計出所需的材料，從而構(gòu)建出能夠殺死癌細(xì)胞的高效自組裝納米粒子。”

這些發(fā)現(xiàn)推動了對納米顆粒、跟蹤和功效的進(jìn)一步研究和發(fā)展。但當(dāng)涉及到線粒體或癌細(xì)胞“發(fā)電站”時，它們的前景就不那么光明了。

關(guān)鍵詞： 癌細(xì)胞 “發(fā)電站” 光動力治療 生物可降解