我们能使用新的“智能药物”杀死癌细胞吗
英国癌症研究中心(Cancer Research UK)最近着手寻找当前需要战胜癌症的主要挑战。他们提出了需要克服的七个挑战，在这篇最初发布在他们网站上的博客中，他们聚焦于第七个:智能药物。
2015年哈顿花园珠宝抢劫案被描述为“英国法制史上最大的盗窃案”。
窃贼成功进入地下金库，清空了72个保险箱，带走了价值1400万英镑的珠宝。
但进入保险库并清空保险箱与癌症有什么关系呢?出乎意料的是，比你想象的要多。
我们最后的重大挑战是终极的细胞盗窃，试图将最新的“智能药物”——如果我们是技术人员的话，也可以称为大分子——偷偷植入体内，以便取出癌细胞。
大的药物，大的潜力
美国国家癌症研究所(US National Cancer Institute)前所长、我们的“大挑战”咨询小组(Grand Challenge Advisory Panel)主席里克•克劳斯纳(Rick Klausner)博士将大分子描述为“通过进化产生的机器”。
它们是大分子，由较小的积木拼凑而成。主要有四种类型:
l 像DNA一样的核酸
l 蛋白质-例如抗体
l 碳水化合物——比如淀粉
l 脂类——脂肪和胆固醇之类的东西
每种类型的大分子在细胞内执行各种各样的工作。它们对生长和生存至关重要——没有它们，细胞就会死亡。
如果它们出现故障或损坏，就会出问题。
例如，在阿尔茨海默症患者中发现了-淀粉样蛋白的异常堆积，而DNA中的缺陷可能导致癌症。
但是大分子也可以被设计来帮助对抗疾病。还有一些被用来治疗癌症。
更大更好?
大多数用于治疗癌症患者的药物都不是大分子——它们要小得多，所以它们很容易进入细胞内部。
如果这些细胞是癌细胞这些药物就能有效杀死肿瘤细胞。
但它们也有不利的一面——这些药物也能进入健康细胞，破坏和杀死癌细胞。
这就是为什么病人在接受化疗时头发经常脱落的原因。这些药物不能区分快速生长的癌细胞和快速生长的健康细胞，比如毛细胞。
这是研究人员转向大分子的原因之一。他们知道，在某些情况下，这些分子可能只针对并杀死癌细胞。
一些大分子药物——包括用于治疗弥漫性大B细胞淋巴瘤的利妥昔单抗(Mabthera)等抗体，以及用于治疗HER2阳性乳腺癌患者的曲妥珠单抗(Herceptin)——已经取得了巨大的成功。
但这些治疗是成功的，因为它们不需要进入癌细胞内部。它们的工作原理是瞄准并杀死细胞表面有特定分子的癌细胞。
“这些药物很好，但问题是它们不能进入癌细胞，”Klausner说。“它们作用于细胞表面，把它弄乱，然后杀死细胞。”
因此，如果一个研究人员想要瞄准细胞内一个有缺陷的分子，这些大分子药物将无法胜任这项工作。
如果我们想象所有的细胞都像银行，而癌细胞的金库装满了我们想要锁定的错误分子，那么我们的药物就有两种作用方式:
较小的毒品可以进入每家银行，虽然有些毒品能装满金库，但也可能会进入一些没有现金的银行。
或者，我们有某种高分子药物，比如抗体，只有当银行的墙上有一台ATM机，里面挂着现金时，它才会起作用。
“这还不够，”Klausner说。“我们需要开发能够进入癌细胞内部的大分子药物，因为它们会对癌细胞造成很大的伤害。“但是为什么呢?相对于我们已有的药物和抗体，能够进入细胞内部的大分子有什么优势呢?”
Klausner说:“在实验室里，我们有工具可以开发大分子来纠正导致癌症的错误——通过纠正这个错误，你可以迫使癌细胞死亡。”
从本质上讲，大分子分子有能力区分拥有空金库和保险箱的银行，以及拥有所有珠宝和货币的银行。
到目前为止，大分子药物的前景只在实验室的可控环境中得以展现。那么在病人身上使用这些药物呢?他们会以同样的方式工作吗?
到目前为止的研究表明，我们可以开发和制造大分子，可以用来杀死癌细胞，让健康细胞自生自灭。
但有一个相当大的问题——我们不能把这些药物用于任何类型的细胞——癌变细胞或其他细胞——人体内。
这就是我们的大挑战。
我们要求研究界思考如何让有潜力的“智能药物”进入所有病人的细胞，而不仅仅是癌细胞。
Klausner说:“最好的一点是，这种大分子的目标仅仅是杀死一个有这种特殊缺陷的细胞。”
“如果这些大分子进入了健康细胞，那也没有关系，因为它们不包含药物设计用来修复的缺陷，也不会受到伤害。”
我们要求研究人员完成有史以来最大的细胞盗窃。
终极的细胞劫案
在哈顿花园的窃贼实施他们的珠宝盗窃案之前，他们必须有所准备。
他们必须绕过安全系统，并有工具打开保险箱一旦进入。
最重要的是，他们需要设备来穿过环绕着拱顶的两米厚的混凝土墙。
这就是科学家们在研究大分子时所面临的问题。
他们还没有必要的工具将大分子药物植入人体的任何细胞，更不用说癌细胞了。
Klausner说:“我们对癌症以及癌细胞和健康细胞之间的区别了解很多。”
“我们有实验室工具来制造大分子，用来修复特定的基因缺陷，比如驱动癌细胞生长的RAS基因或BRCA基因缺陷。”
“但是他们没有用，因为我们不能让他们进入任何类型的牢房——我们不能抢劫任何银行，不管是满的还是空的。”
“很长一段时间以来，几乎所有在这一领域工作的人都在试图找出如何只向癌细胞传递大分子的方法。但是这个大挑战是说‘不要担心;不要担心细胞特异性。如果我们能弄清楚如何让大分子进入所有的细胞，那么剩下的细胞就会自己照顾自己了——这种药物将区分健康细胞和癌细胞，让它自生自死。”
病人的角度
自从30年前我被诊断出癌症以来，我已经看到了科学可以做什么，以及它可以带来的巨大进步。有了我们现在拥有的技术和知识，有了像“大挑战”这样的资助计划，想象一下未来30年我们能走多远。
这项重大的挑战是鼓励科学家思考，甚至开发新的方法，让大分子进入人体细胞。我们知道它可以在实验室里完成，但还没有在那个环境之外完成。如果成功了，这一挑战将把癌症研究提升到另一个水平。这是一个艰巨的挑战，但我欢迎它，也欢迎它为癌症研究和未来癌症患者带来的乐观情绪。
——特里，大挑战病人小组的成员
我们成功了吗？
那么，我们如何才能实现这一目标呢?我们要如何完成最终的抢劫并将这些药物注入细胞?
诚实的回答是，我们不知道——这就是为什么这是一个巨大的挑战。
来自斯特拉斯克莱德大学(University of Strathclyde)的纳米科学家、英国癌症研究中心(Cancer Research UK)的专家顾问邓肯•格雷厄姆(Duncan Graham)教授表示:“我们不可能准确预测这一重大挑战将如何应对。我们可以利用现有的技术来破坏细胞膜，使细胞膜渗漏，增加细胞膜对更大药物的通透性。我们可以使用一种物理力，比如超声波，或者一种能量力，比如局部加热。也可能是低剂量、局部辐射或磁场”。
“同样，它也可能是一种全新的、非传统的东西。我们只是不知道。”
但有一件事他知道会帮助我们回答这个问题——合作。
格雷厄姆说:“要应对这一重大挑战，需要汇集来自不同科学领域的不同研究人员的互补专业知识，提出一个全新的建议和解决方案。”
“每次我和癌症研究人员交谈时，我都会对癌症有更多的了解。他们还发现了更多关于纳米颗粒的信息——纳米颗粒背后的科学原理以及如何利用它们。这不是他们意识到的领域，因为这是一个与他们截然不同的领域。”
克劳斯纳对此表示赞同:“这个问题将通过把了解生物学、生理学和细胞的人与化学家、材料科学家和成像领域的人聚集在一起来解决。我们需要把来自不同领域的人聚集在一起来实现这一目标。”
但有一件事我们可以肯定。
如果我们能克服这一巨大的挑战，找到一种让大分子进入细胞的方法，就有巨大的潜力为病人提供新的治疗选择。
这绝对是我们的目标。
