金纳米颗粒增强杀死癌症的辐射

寻求癌症的多肽-pHLIPs-发现酸性肿瘤细胞。通过将纳米金颗粒附着在pHLIPs上，癌细胞可以接受用于放射治疗的“天线”。单独用金（暗区）处理的癌细胞（A）比通过pHLIP（B）递送金的细胞吸收的金要少得多。C和D是用pHLIP输送的金的细胞特写。

一组研究人员使用与被称为pHLIPs的寻求酸的化合物束缚的金纳米颗粒，证明了一种更精确的放射线靶向癌细胞的方法。

罗德岛州普罗维登斯市（布朗大学）—布朗大学和罗德岛大学的研究人员展示了一种有希望的新方法，可以提高放射线杀死癌细胞的效力。

该方法涉及将金纳米颗粒束缚在称为pHLIP的酸寻找化合物上。pHLIP（低pH插入肽）驻留在高酸性的恶性细胞中，将其纳米颗粒载剂直接带到细胞的门口。纳米粒子然后充当微小的天线，将辐射的能量集中在癌细胞周围的区域中。

在《美国国家科学院院刊》上发表的一篇论文中，研究小组表明，这种方法大大提高了实验室测试中辐射的杀灭癌症的能力。

布朗脑与神经系统研究所助理教授（研究）迈克尔·安托什说：“这项研究很好地证明了这一概念。”“我们对最初的结果感到鼓舞，我们很高兴下一步可以在小鼠中进行测试。”

该团队希望这种方法最终可以改善癌症患者的放射治疗。通过增加给定剂量的放射线对癌症的有效性，该技术可以减少患者所需的总放射线剂量，从而减少副作用。它也可以提高目前施用剂量下的放射效力。

特快专递

这项研究是URI生物与医学物理学系教授Yana Reshetnyak和Oleg Andreev以及pHLIP技术的发明者耶鲁大学的Donald Engelman教授开始的工作的延伸。URI / Yale团队先前已经开发了pHLIPs，作为癌症药物和诊断剂的潜在传递系统。癌细胞通常比健康细胞酸性更高，而pHLIPs是天然的求酸者。

Reshetnyak说：“我们先前证明了pHLIP纳米金颗粒可以在小鼠体内建立的肿瘤中发现并积累。”“现在的任务是测试与传统放射治疗相比，是否可以通过用纳米金颗粒更有效地照射肿瘤来治疗癌症。”

理论和实验工作都表明，金纳米颗粒可以增强辐射的作用。颗粒吸收的辐射量是组织的100倍以上。辐射导致粒子将电子流释放到它们周围的区域中。如果这些粒子非常靠近癌细胞，那股电子流将对这些细胞造成损害。

“这里的想法是将所有这些结合在一起，将纳米颗粒与递送系统结合在一起，然后照射它们以查看其是否具有理想的效果，”布朗·托马斯·沃森高级科学教授莱昂·库珀说。研究的共同作者。库珀因解释超导体中电子的行为而于1972年获得诺贝尔奖，他在过去的几年中一直在努力更好地理解生物对辐射的反应。

俄歇效应

金是放大辐射的特别好的选择。当物质被某些能量的辐射撞击时，电子会通过称为光电效应的过程释放出来。但是，金还有另一种电子发射源，称为俄歇效应，它是由环绕金原子的电子的特殊排列产生的。研究人员正在努力最大限度地发挥俄歇电子的作用。库珀说，要确定该过程的定量细节，需要进行复杂的计算和模拟。

俄歇电子是低能量的，仅行进很短的距离。实际上，它们的传播距离很短，如果粒子太大，电子可能不会逸出纳米粒子。因此研究人员必须确保它们的粒子足够小，可以发射出这些电子。短的行进距离还意味着颗粒必须非常靠近癌细胞才能递送，以造成损害，因此需要pHLIP。

实验表明，与单独使用放射线治疗的癌细胞相比，在pHLIP传递的金的存在下照射的癌细胞的存活率降低了24％。与仅用金而不用pHLIP照射相比，pHLIP样品的存活率低21％。这表明pHLIPs可以有效地使金离细胞足够近而造成损害。

研究人员说，下一步是在啮齿动物模型中测试该方法，该小组计划很快进行该操作。

“这项工作是Brown与URI之间成功合作的一个很好的例子，” Andreev说。“我们希望这项研究的成果能够推动基于pHLIP的纳米技术的临床应用。”

URI研究的其他作者是Dayanjali Wijesinghe，Samama Shrestha和Natallia Katenka。布朗的其他作家还有Robert Lanou，Yun Hu Huang，Thomas Hasselbacker，David Fox和Sun Shouheng。这项工作得到了美国国立卫生研究院的支持（拨款2 P20 GM103430，CA133890和GM073857）。

出版物：Michael P. Antosh等人，“金-pHLIP增强癌细胞对放射线的影响”，PNAS，2015年；土井：10.1073 / pnas.1501628112

图像：Reshetnyak和Andreev / URI