靶向骨髓的金属富勒烯纳米药物有望用于防护
近年来，虽然多种肿瘤治疗手段被先后开发应用，但癌症依然是当今世界最为致命的疾病之一，并且化学药物治疗仍然是应用最为广泛的肿瘤治疗方法之一。但是几乎所有的化疗药物都会通过损伤细胞DNA来杀死肿瘤，同时也会无选择性地杀伤正常组织细胞，所以化疗最大的副作用就是对正常组织的伤害，尤其是对于增生活跃的细胞比如骨髓和造血细胞等的损伤。通常来说，化疗会导致骨髓的氧化还原水平失常，产生过多的自由基，这些过多的自由基如果没有得到及时的消除，就会对机体的蛋白质、脂质、DNA等产生极大的伤害，进一步损伤骨髓造血功能，最终导致骨髓抑制、组织损伤等严重的副作用。目前化疗面临的最大挑战就是如何实现治疗肿瘤的同时，最大程度的保护正常器官，减少毒副作用。
纳米材料由于其优异的物理化学性能，近年来被广泛应用于生物医学领域，其中富勒烯和金属富勒烯纳米材料由于其优异的性质，比如活体毒性低，易代谢等，逐渐成为一种在医学上极具潜力的纳米材料。重要的是，富勒烯和金属富勒烯都是非常好的自由基清除剂，它们可以保护细胞免受过多自由基的伤害，调节体内的氧化应激水平，保护机体免受自由基造成的损伤。
近期，中国科学院化学研究所王春儒课题组在ScienceChinaMaterials（SCMs）发表了一篇以“Anovelbonemarrowtargetedgadofullereneagentprotectagainstoxidativeinjuryinchemotherapy”为题的文章。文中报道了一种新型肿瘤治疗方法，利用水溶性修饰后的金属富勒烯纳米材料（GFNCs）靶向肿瘤血管，可以有效治疗小鼠身上的实体瘤。研究发现，在通过小鼠尾静脉注射GFNCs之后，GFNCs在小鼠骨髓中有着高浓度的富集，同时该材料具有富勒烯的共性，即可以高效的清除自由基，在实验设计中，巧妙的利用临床上常用的化疗药环磷酰胺（CTX）作为模型药物，连续注射5天得到小鼠化疗损伤动物模型，而静脉注射GFNCs后，通过小鼠血常规检测、组织病理切片、组织环境扫描显微镜等多种手段，发现，GFNCs可以很好地缓解CTX造成的包括骨髓在内的多个器官的损伤，对白细胞计数最高可提升%，对淋巴细胞最高可提升%，对于骨髓以及脾脏多器官均有显著保护效果，且未影响化疗药物的肿瘤治疗效果，该材料是一种快速、高效、毒副作用小的新型肿瘤化疗辅助药物，具有巨大的发展潜力。
图1羟基金属富勒烯纳米材料（GFNCs）的体外表征
（a）GFNCs的结构示意图；（b）GFNCs的原子力显微镜表征；（c）GFNCs的水合粒径分布；（d）GFNCs的体外自由基清除ESR实验；（e）GFNCs细胞毒性实验；（f）GFNCs对双氧水诱导的细胞损伤的保护实验
图2GFNCs血液和骨髓代谢分布情况
(a)GFNCs血液半衰期测试；(b)GFNCs在静脉注射1小时和24小时后，分别在小鼠骨质和骨髓中的分布情况；(c-d)GFNCs静脉注射小鼠体内后，用电子探针检测给药后不同时间点小鼠骨髓中钆离子含量结果。
图3GFNCs对化疗药物导致的小鼠骨髓抑制保护实验
(a)实验过程中给药和取血以及小鼠处理示意图；(b-e)小鼠血常规测试（白细胞计数、淋巴细胞计数、单核细胞比例和血红蛋白计数）在不同时间点的对比数据（*：P＜0.05；n=6）；(f)实验第18天，小鼠血清氧化应激相关指标（MDA、SOD、GST、CAT和GPx）相对活性变化。
图4GFNCs对小鼠化疗损伤保护以及肿瘤化疗效果
（a）实验过程中小鼠肿瘤变化和体重变化曲线图；（b）实验结束后，小鼠肿瘤解剖后光学照片；（c）与肝脏(ALP；ALT；AST)、心脏(LDH)、肾脏（BUN；UA）典型相关的生化指标测试；（d）小鼠主要脏器（心、肝、脾、肺和肾）以及肿瘤的病理切片HE染色图。
图5CTX化疗的第4天，氧化应激相关酶活性以及小鼠组织的HE、ESEM分析
（a）氧化应激相关指标（MDA、SOD、CAT、GPx和GST）结果；（b-c）小鼠骨髓和脾脏病理切片HE染色分析
图6CTX化疗的第8天，氧化应激相关酶活性以及小鼠组织的HE、ESEM分析
（a）氧化应激相关指标（MDA、SOD、CAT、GPx和GST）结果；（b-c）小鼠骨髓和脾脏病理切片HE染色分析
图7GFNCs通过清除自由基，调节小鼠体内氧化应激水平，保护由于化疗药物导致的小鼠损伤的机理示意图
该工作通过简单的水溶性修饰制备了一种生物相容性良好的金属富勒烯纳米材料GFNCs，首先通过体外和细胞实验验证GFNCs具有优异的自由基清除效果，然后通过活体实验证明了该种材料无毒副作用，并且在骨髓中快速高效富集，其次，通过使用化疗药物环磷酰胺造模获得化疗损伤动物模型，后续一系列实验表明，在不影响化疗药物治疗肿瘤效果的同时，GFNCs还可以调节小鼠体内的氧化应激水平，调节SOD、CAT、GPx等体内自由基清除相关酶的活性，进一步实现了化疗保护作用。未来工作中，可以进一步探索不同的化疗药物模型，使富勒烯的化疗保护效果更具普适性，同时开发富勒烯衍生物多方面的功能，提升其在临床上应用的潜力。
点击左下角“阅读原文”，阅读以上文章PDF原文
转载请注明：http://www.zbtongnian.com/hlbz/2393.html
