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纳米药物研发:在前行中突破(中国医药报)
2010-10-08|文章来源:记者 白毅 |【
 

  纳米技术对21世纪一系列高新技术的产生与发展具有极为重要的影响,在药物研究领域亦是如此——它将使药物的生产实现低成本、高效率、自动化和大规模,而药物的作用将实现器官靶向、高效和低毒等革命性的突破。因此,纳米药物的研究已经成为现代医学发展的重要方向之一,也是药物创新的一个重要领域。近日,有关专家在接受记者采访时表示,我国若能根据国情形成合力开展纳米药物的相关研究,有望取得重大突破。

  国际研究热潮汹涌

  “纳米级的结构可以和活细胞、蛋白质兼容,可以量身定制用来制造纳米药物、纳米器械,以进行疾病的诊断和防治。” 美国佐治亚理工学院和艾默利大学特聘教授、佐治亚理工学院核蛋白质机器纳米药物中心主任包刚告诉记者。

  “其实,在上个世纪八九十年代纳米技术刚刚兴起的时候,更多的是以在电子产品上的应用为目标的。”包刚介绍,到2000年左右才提出纳米技术在医药研究与临床应用领域的重要作用。之后,各国政府为了抢占纳米医药与纳米生物技术的制高点,纷纷斥巨资推进其研发。比如,美国2005年宣布启动“肿瘤纳米技术”计划,成立了“肿瘤纳米技术联合会”;2005~2006年由美国国立卫生研究院(NIH)出资在美国建立了20个纳米医学研究中心,真正开展大规模系统性的研究。此外,纳米药物的研究也成为日本、德国、英国等发达国家的新热点。

  “回顾这5年,美国在纳米医药领域的研究取得了很大进展。”负责美国NIH 20个纳米医学中心中的两个中心的包刚说,在疾病的探测方面,证明了纳米颗粒对疾病的诊断可以有更好的灵敏度,特别对早期疾病如肿瘤的诊断可望有很大帮助;在疾病的治疗方面,发现了以纳米颗粒为载体的药物可以减少副作用,增加特异性和靶向性。“过去5年做的较多的是动物实验,现在有零星的临床试验开展。从目前的进展看,再过5~10年可望有很多的纳米技术用于临床。”

  中国科学院高能物理研究所、中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室主任赵宇亮研究员介绍,“十五”期间,我国利用科技部的“973”和“863”计划,也部署了多个纳米医学和纳米药物的研究项目。

  新型药物凸显优势

  包刚谈到,在医学领域,很多情况下要对蛋白质、基因组等进行调控,而蛋白质的尺度是纳米级(5~10纳米),如果用一个比蛋白质大1000倍的材料颗粒或结构对其生物和医学的特性进行调控会很困难,只有当其尺度和蛋白质差别不大时才可获得满意的效果。

  包刚以抗癌药物举例说,在进行治疗时,我们希望药物能在肿瘤部位发挥更大的疗效和更小的副作用,但实际上药物有可能被其他正常细胞吸收,导致其在血液中的循环时间很短。“而由于肿瘤发展速度比较快,来不及形成完好的血管壁,这就会存在着孔状泄漏,这些高通透性的孔状缝隙都是纳米尺度的,由此我们可以用纳米颗粒作为抗癌药物的载体来穿透过这些缝隙到达肿瘤组织内部。”这不仅可以调控输送过程,还可以在药物上接入一些靶向分子和特异分子来增强靶向特异性,达到高效低毒的目的。

  “纳米药物不是传统的分子药物(Molecular Medicine),而是颗粒药物(Particulate Medicine)。”赵宇亮认为,与传统的分子药物相比,纳米药物的最大优点在于:纳米药物利用纳米颗粒的小尺寸效应,容易进入细胞而实现高效;纳米药物的比表面积大,可链接或载带的功能基团或活性中心多;纳米材料的性能优越,便于生物降解或吸收;纳米颗粒所具有的多孔、中空、多层等结构特性,易于实现药物的缓控释放等功能。

  赵宇亮介绍,目前的纳米药物可分为两类:一类是利用纳米技术改良传统的分子药物,比如研发具有精确表面模式的纳米颗粒载体、通过药物靶向试剂来携带已有的药物,实现靶向输送、降低毒副作用、提高难溶性药物的溶解度等;二是全新的纳米药物,如利用崭新的纳米结构或纳米特性,发现基于新型纳米颗粒的高效低毒的治疗或诊断药物。前者其实是对传统药物的改良,而后者强调的是把纳米材料本身作为药物。

  “但是,后者的优势还没有被充分发挥和应用于临床,未来将有非常大的发展空间。”赵宇亮谈到,他们的课题组从2004年开始就致力于全新的纳米药物的研究,并发现利用表面化学修饰得到低毒性Gd@C82(OH)22纳米颗粒不需要载带药物,本身就具有高效抑制乳腺癌、肺癌和肝癌生长的功能;同时可高效抑制肿瘤转移;与临床化疗药物如顺铂联用,可以大大降低肿瘤细胞对顺铂的抗药性,提高疗效。

  未来研究任重道远

  赵宇亮说,纳米颗粒在药物筛选、基因转染、疾病诊断、药物输送、检测(成像)、疾病示踪等方面都有重大作用。对于纳米药物的发展,他认为面临如下挑战:纳米颗粒的载体如何达到体内的理想位置(如肿瘤组织),如何控制释放,即实现靶向和控释;如何把纳米材料本身直接作为“子弹”药物,实现高效低毒;如何用纳米颗粒改善现有临床药物的性能;如何发展多功能的疗法,使得在同一纳米颗粒的平台上实现多功能治疗;如何定量检测纳米颗粒在体内如某一器官的浓度;如何防止纳米颗粒对蛋白质的非特性吸附和团聚;如何理解纳米颗粒在体内的代谢机理;如何建立纳米药物安全性的系统知识等等。

  包刚也谈到,纳米药物是一个新兴领域,开展研究的时间短,其安全性、特异性、靶向性等诸多问题仍不明晰,必须要经过一段时间弄清楚这些问题后,纳米药物才有良好的临床应用前景。目前,更多的新型纳米药物还处于研究阶段,真正意义上的纳米药物还很少,离临床和实际应用还很远。

  此外,包刚认为,专业人员的缺乏也制约了纳米药物的研究。这一新领域对于很多人来说是个未知数,愿意入门者不是太多。赵宇亮则告诉记者:“国内从事纳米药物研究的人员大部分原来是从事化学或物理研究的;而美国则有一大批人本身就是从事医学或药物研究的,对这个领域的新发展很关注,相应也能抓住机遇”。

  结合国情形成合力

  两位专家一再强调:“纳米药物的研究一定要根据中国的国情有所创新,发挥自己的优势,做出特色”。

  包刚谈到,其实,中国纳米技术的发展从上个世纪80年代起步后基本与国际同步,但是,目前纳米药物的发展现状与发达国家相比稍显滞后。“比如国内的一些研究限于跟踪或重复美国的研究,还缺乏独创性。”赵宇亮则表示,我国在纳米技术领域具有一定的优势,基础研究与国际最前沿差距不大,如纳米材料的合成研究、纳米生物和医学的安全性研究等均走在世界前列,但如何把基础研究成果转化为应用成果则显得不足。赵宇亮强调,纳米药物的发展不同于纳米电子产品,其不依赖于加工技术,所以不会被国外“卡住脖子”,发展空间相对较大。“这是我们的优势,也是我们发展纳米技术的突破口”。

  赵宇亮建议,我国纳米药物的研究应在国家层面的支持下,形成合力。虽然现在国家级的科研计划都对纳米医学或生物学研究给予了较大的支持力度,如“973”计划从2006年开始每年都会支持2~3个与生物医学相关的纳米技术研究,每个项目经费达2000万元~3000万元人民币。“但是,每个项目有很多子课题,3000万元人民币的经费分到8~10家单位,每个单位只得到300万元,时间是5年。”

  “NIH有20个纳米医学研究中心,研究目标明确,构成了跨学科的国家级纳米研究网络,解决问题就更有系统性。”包刚对比说,他负责的两个中心,一个是集中于心血管疾病中斑块的生成机理与早期探测研究,另一个是集中于DNA损伤修复蛋白复合体治疗单基因缺陷遗传疾病研究,每个中心每年约有200万美元~300万美元的经费,从而保证了每个中心的8~10个实验室都有足够的研究经费。

  与国外相比,我国的支持力度还有所欠缺,尤其是对创新药物的支持力度远远不够。在赵宇亮看来,他们课题组所研究的低毒的肿瘤化疗药物是一棵“好苗子”,有可能成为具有我国自主知识产权的源头创新药物。虽然动物实验和细胞实验取得了很好效果,过去6年已经在美国和欧洲的顶尖国际学术刊物上发表了近30篇相关的系列论文,但要再往下做,就面临需要大量资金的严峻困难。“一般药厂不会支持这种‘青苗’,而国家层面的支持力度又还不够,我们只能把别的科研项目经费挤一点儿过来。”谈到“宝贝女儿”可能嫁不出去,赵宇亮尽管有些无奈,但他随即也充满信心地补充说:“我国正在制定‘十二五’发展规划,制定切实可行的包括纳米药物在内的纳米生物技术研究的近期和长远规划,以形成合力,使研究的系统性、目的性更强。”在期待的同时赵宇亮强调,如何将我国的高水平基础研究成果,真正转化成生产力,是亟需从国家层面认真考虑的大事,不仅对我国未来的发展至关重要,更对我国成为真正的强国至关重要。

  (中国医药报,2010年8月31日,B1版)


 
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