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精子被变成微型武器来对抗妇科癌症!

精子机器人(Spermbot)抢救生命。

要把足够的有毒物质送到身体的正确位置,来杀死肿瘤而不会伤害任何其他细胞,始终需要跳脱传统的思维框框。

精子包裹在铁衣里,然后利用磁场来引导它到目标物,可能是一种创新方法,把药物送到受癌症影响的女性生殖系统部位。

来自德国的整合纳米科学研究所(Institute for Integrative Nanosciences)和开姆尼兹工业大学(Chemnitz University of Technology)的研究人员找到能够控制一种改造良好的过程的方法,引导包裹在铁衣里的精子在阴道、子宫颈、子宫和输卵管的恶劣环境移动,来治疗诸如妇科癌症、子宫内膜异位症(endometriosis)和骨盆腔发炎。

把有效剂量的药物传送到正确位置而不伤害健康细胞,是癌症治疗研究的主要挑战之一。

将药物包裹在细微的气泡中,例如称为脂质体(liposomes)的显微容器,有助于使它们更容易溶解。并且在它们携带有毒物质在身体内流通时,有助于保护身体免受侵害。

不幸的是,还有很多问题需要解决,包括当包裹物在身体散播并使药物进入目标细胞时的稀释。

由于有被称为鞭毛(flagellum)的“机动化”鞭子,大自然的确以细胞的形式提供一种解决方案,能够在特定方向推动自己向前,同时集中全力来嗅出化学热点。

由于这样,有许多种类的细菌非常适合为遍及身体的路径做引导,不是搜寻化学标记的信标,就是受到某种外部的控制,如果没有不幸的话。它们有可能远在成功执行任务之前,就被我们的免疫系统狼吞虎嚥掉。

精子可能也提供较好的解决方案,特别是在像女性生殖道内的条件下。

它们不仅已经适合在这样的环境做导引,而且它们的膜提供一种完美的方式来包装药物,以避免被稀释、造成免疫反应、或被人体的酵素分解。

由于它们还适合在受精期间与卵子结合,所以精子的膜也提供便利的方式,来运送药物到目标组织的细胞内。

这些研究人员藉由将牛的精子浸泡在名为阿霉素(doxorubicin)的化疗药物中,来测试他们的想法。阿霉素常被用来治疗妇科癌症,透过阿霉素来中断癌细胞制造特定的大型蛋白质分子,这是成熟精子不用担心的事。

为了驱使精子朝向正确的方向,这个团队采用一种名为纳米蚀刻(nanolithography)的3D列印方式,创造出一种微型輓具,并涂上一层薄铁。

这一薄层的铁对安排好的磁场做出反应,以这样的方式来指导精子在特定方向进行马拉松式的游泳。

做在精子輓具的前面有4只可弯曲的手臂,设计成在撞击进入细胞时会弯曲,并从微小的引导环将精子释放出来。

对于为了成功而装扮成微型药物走私者,并把阿霉素装载到细胞质,这些研究人员对它们进行一系列实验来测试他们的活力、导引、和把药物送进称为海拉(HeLa)的癌细胞的能力。海拉是在实验室培养的癌细胞。

虽然輓具把它们的速度降低将近一半,以及化疗药物对它们行进的距离影响很小,但它们仍然设法根据命令移动,并将药物送到癌细胞内,至少在培养皿中是这样的。

这项研究发表在线上预印本资料库(arXiv.org),在提交给同行评议之前 公开给其他有兴趣的研究人员来讨论。

2012年,子宫颈癌在全球共造成266,000名女性死亡,占全球女性癌症死亡人数的7.5%。

研究人员在研究中做出结论:“虽然在这套系统能够应用到活体内的环境(例如成像,合成部分的生物降解,携带和递送多个精子以及精子释放控制的改善)之前,仍然有一些挑战要克服,精子混合系统可能被展望成在不久的将来,应用在原位癌的诊断和治疗。”

虽然仍然有大量的工作需要做,以确定这种运送方式可能的实际效率,以及是否丢弃的輓具有任何副作用,但这是进入治疗的令人印象深刻的第一步,有助于挽救全世界每年数以千计被诊断患有妇科癌症的女性的生命。

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