微藻，腫瘤細胞新克星

螺旋藻餅干、小球藻保健品、微藻生物燃料……微藻，是一種天然界中可以舉行光互助用的單細胞微生物，在食品、保健品、生物燃料等范疇均有廣泛使用。如今，微藻還多了一項新的用處——“種”在腫瘤細胞里醫(yī)治癌癥。

克日，浙江大學醫(yī)學院從屬第二病院、浙江大學轉(zhuǎn)化醫(yī)學研討院周民團隊與孫毅團隊互助，在工程化活性微藻的體內(nèi)癌癥醫(yī)治使用上取得新歷程。研討標明，微藻介導的光互助用在腫瘤原位產(chǎn)生氧氣，可改良腫瘤的低氧情況，提升腫瘤放射醫(yī)治后果。干系論文于5月20日公布在《封建》雜志旗下的綜合性期刊《封建歷程》上，并被該期刊選為“高光圖片”。

缺氧

腫瘤細胞暴虐

的爪牙

腫瘤包含良性腫瘤與惡性腫瘤，后者便是我們常說的癌癥。現(xiàn)在，癌癥醫(yī)治辦法主要有手術(shù)醫(yī)治、化學醫(yī)治與放射醫(yī)治。放射醫(yī)治是使用放射線醫(yī)治腫瘤的一種局部醫(yī)治辦法，在臨床上的使用越來越廣泛，是如今腫瘤綜合醫(yī)治的緊張伎倆，到場了約70%腫瘤的臨床醫(yī)治，如肺癌、鼻咽癌、腸癌等。

當缺氧時，康健細胞生長會遭到克制，但令人驚奇的是，缺氧卻是90%實體瘤中廣泛存在的一個特性。絕大大多的癌癥，其腫瘤細胞向外擴張歷程中，氧斲喪量會凌駕周圍的血液需求，中央地區(qū)的細胞處于乏氧形態(tài)。這些細胞固然缺氧，但不會死去，而是展現(xiàn)一種“冬蟄”形態(tài)。

此時，放射醫(yī)治對腫瘤倡導固守，使用放射線殺死了腫瘤邊沿的一大圈細胞，但對正中“冬蟄”的乏氧細胞卻沒什么殺傷力。這是由于乏氧細胞具有共同的生物學特性，低落了腫瘤的放射敏敏感，增長了對放射化療的反抗性。乏氧細胞平常生長十分緩慢，由于邊沿細胞的凋亡，它反而重獲氧氣，開頭清醒并生長，并且比之前的細胞更堅強。

云云暴虐的乏氧細胞，成為腫瘤復(fù)發(fā)、侵襲、轉(zhuǎn)移的緊張緣故，改良腫瘤乏氧地區(qū)的氧合濃度成為提高腫瘤醫(yī)治后果的一個緊張途徑。多年來，人們對這一成績的熟悉不休深化，實驗處理的辦法也越來越多。

周民團隊不休在眷注腫瘤醫(yī)治方面的研討，他先容，現(xiàn)在臨床上對乏氧腫瘤醫(yī)治多接納高壓氧法，就是將患者置于高壓氧艙內(nèi)呼吸高濃度氧大概純氧舉行醫(yī)治。但是，高壓氧醫(yī)治并不克不及為承受醫(yī)治的腫瘤部位靶向供氧，吸氧過多還會對肢體其他器官形成氧中毒、氣壓傷、減壓病等多種反作用，醫(yī)治方案不公道乃至約莫招致嚴峻后果。

另有專家實驗將化療藥物經(jīng)過納米機器人靶向運送至腫瘤構(gòu)造，在乏氧地區(qū)消費氧氣，加強放射醫(yī)治成效。這種辦法的缺陷，一是靶向運送聽從不高，二是藥物毒性大，代謝慢，在肝臟、脾臟和腎臟等器官中會萃時約莫惹起中毒等反作用，三是本錢高，難以量產(chǎn)。

那么，有沒有一種寧靜無毒、醫(yī)治后果好，且可以完成范圍化消費的新辦法呢？周民團隊不休在尋覓答案。2016年底，他有了一個不測的發(fā)覺。

微藻 “種”在細胞里的“超等制氧機”

微藻是一種在顯微鏡下才干區(qū)分其外形的弱小藻類群體，它并不是一種藻，而是一個總稱，包含藍藻門、綠藻門、金藻門和紅藻門4個藻門，我們常常聽說的螺旋藻、小球藻等就屬于微藻。

微藻在海洋和大海都有廣泛分布，可直接使用陽光、二氧化碳和含氮、磷等元素的簡便養(yǎng)分物質(zhì)快速生長，養(yǎng)分豐厚，油脂量高，光合使用度高。

“我們選擇了最稀有的小球藻做實行，通常情況下肉眼看不見單個小球藻，需借助顯微鏡。”周民說，2016年底的一次校內(nèi)跨學科交換中，浙江大學農(nóng)學院的專家學者提及該院正在養(yǎng)殖的微藻，可以提取內(nèi)里的物質(zhì)做成養(yǎng)分品、保健品、護膚品等。當說到微藻具有超強的光互助用時，他忽然想到，對否可以使用微藻這臺“超等制氧機”消費氧氣，調(diào)治腫瘤乏氧地區(qū)呢？

周民團隊和孫毅團隊隨即舉行了生物實行，將小球藻舉行工程化變革后，經(jīng)尾靜脈注射進被移植了腫瘤的小鼠體內(nèi)，堅持紅光照射，兩小時后舉行X射線放療。實行后果和意料的一樣：在光照下，微藻在腫瘤乏氧地區(qū)產(chǎn)生氧氣，明顯改良了腫瘤的乏氧情況，放射醫(yī)治成效分明提升。

同時，在顛末X射線放射醫(yī)治后，小球藻內(nèi)里的葉綠素被開釋出來，在激光（光動力醫(yī)治辦法）引發(fā)下產(chǎn)生存性氧，借助光敏作用，提高放療醫(yī)治聽從。最初，工程化的小球藻，包含葉綠素等，經(jīng)過肝腎代謝，快速好效消弭體外。

微藻是怎樣經(jīng)過工程化變革后“種”到腫瘤乏氧地區(qū)呢？專家們的辦法是：為這個看不見的微藻“穿”上了紅細胞膜“外套”。

每一部兼顧上都有紅細胞，它可以在人體內(nèi)自在穿行，但微藻不可。免疫體系是人體內(nèi)天然的防守屏蔽，可以識別外源入侵物，如病毒和細菌、弱小生物等，實行免疫掃除職責，保證人體正常運轉(zhuǎn)。微藻要想“騙”過免疫體系進入人體，就得經(jīng)過包裹紅細胞膜的辦法“偽裝”成紅細胞。

周民團隊將紅細胞內(nèi)里抽干，留下細胞膜“外套”，鋪在特制儀器的“篩子”上，小球藻在水壓的作用下從“篩子”一端高速穿過，從另一端出來時外表就包裹上了紅細胞膜。“偽裝”告捷的小球藻可以明顯低落免疫細胞的免疫吞噬和巨噬細胞的掃除作用，進入人體后隨著血液循環(huán)體系流至渾身各個部位。

腫瘤在體內(nèi)，光源在體外，微藻怎樣照到光呢？周民先容說，關(guān)于乳腺腫瘤，局部體外照光即可滿意微藻對光的需求。關(guān)于其他腫瘤，好比腸癌、肝癌，可以經(jīng)過超聲引導大概DSA影像引導到場辦法把光纖送至腫瘤地區(qū)。

實行中，研討團隊接納熒光成像辦法，可以動態(tài)觀察到小球藻在腫瘤部位的攝取量，進而選擇最佳放療時間；接納光聲影像，對小球藻在腫瘤構(gòu)造的血氧含量的動態(tài)厘革舉行察看，完成了腫瘤乏氧地區(qū)的及時、動態(tài)監(jiān)測；同時，小球藻中葉綠素具有的熒光特性，可完成動態(tài)熒光成像功效。

寧靜 將來使用場景豐厚

寧靜性，屢屢是研發(fā)一項新武藝開始思索的事變，其次，才是好效性。微藻“種”進腫瘤細胞的寧靜性怎樣呢？

“工程化的微藻沒有繁衍才能，不會生長，也沒有毒性，它們會在體內(nèi)自行降解，并被消弭體外。”周民說，微藻已在生物燃料、食品、保健品等范疇取得廣泛使用，研討團隊察看了其短期毒理功能，沒有發(fā)覺有分明毒性及免疫誘導作用。下一步，他們將團結(jié)浙大藥物寧靜性評價中央，探尋此醫(yī)治體系的體內(nèi)耐受劑量、長時毒性，以及遺傳毒性等體系性研討。

周民先容，此項研討后果的上風是，小球藻為無分明毒反作用的天然活性生物，質(zhì)料純天然，具有較好的生物寧靜性和可范圍化消費的出息，且制造本錢極低，可以多量消費。好比，置辦一瓶500mL的小球藻液只必要200元，此中約莫有20億個小球藻。顛末預(yù)算，100元的質(zhì)料可以使用于上百名病人的劑量。

現(xiàn)在，該項研討已完成小生物實行，準備進入大生物實行階段，同時，已在浙江省藥品監(jiān)督辦理局舉行寧靜性實驗。周民表現(xiàn)，該項目展開臨床實驗前，還需經(jīng)過國度藥監(jiān)局等部分的嚴厲審批，舉行毒性和好效性等全盤體系的研討，提供多量好效材料給干系部分，最初才干使用于臨床。

“我們已與浙大二院腫瘤外科、浙江大學腫瘤研討所展開互助，前一階段會先會合精力展開胃癌和腸癌方面的臨床轉(zhuǎn)化推進，我們希冀經(jīng)過多方面積極，盡快展開臨床實驗。假如順遂的話，有需求的患者可能4至5年后享用到這項科研后果。”周民說。

在談及該項研討將來的使用場景時，周民表現(xiàn)，除了用于癌癥醫(yī)治以外，將來，與細胞缺氧干系的疾病也都可以掀開研討與使用。好比腦梗，局部腦構(gòu)造缺氧招致的腦梗死有一段黃金接濟時間，在幾個小時之內(nèi)假如可以持續(xù)為腦構(gòu)造提供充足的養(yǎng)分，腦梗是有約莫規(guī)復(fù)的，心梗也是相反的真理。

據(jù)了解，浙大多家從屬病院有較強的腫瘤基本研討和臨床醫(yī)治才能，并對臨床轉(zhuǎn)化具有劇烈的互助愿望和支持力度，研討團隊對此項目標臨床轉(zhuǎn)化較有決計。該項研討事情取得了浙江大學眼科中央、惡性腫瘤預(yù)警與干涉教導部重點實行室、古代光學儀器國度重點實行室的支持，以及國度重點研發(fā)方案、國度天然封建基金、中國博士后封建基金、浙江省重點研發(fā)方案專項等項目幫助。