談及納米藥物，大家最容易想到的就是抗癌。由于納米藥物超小的尺寸以及腫瘤組織血管不完整的原因，納米藥物在腫瘤組織部位具有增強滲透和滯留效應，因此納米藥物抗腫瘤研究現(xiàn)在正在如火如荼的進行著。當然，神通廣大的納米藥物可以輸送化療藥物、基因以及各種成像試劑，因此只研究其抗癌似乎有點說不過去，畢竟這世間還有數(shù)以億計的人由于各種其他疾病處于水深火熱之中。小編在此整理了近期用納米藥物治療其他疾病的重磅研究，分享給大家。

治療心臟病

盡管心臟干細胞療法對于心臟病患者而言是一種極具前途的治療手段，其能夠指導細胞進入到損傷部位并讓其停留，但如今在治療心臟病方面科學家們?nèi)匀幻媾R巨大挑戰(zhàn)，近日，刊登在國際雜志NatureBiomedicalEngineering上的一篇研究報告中，來自北卡州立大學的研究人員利用動物模型進行了一項初步研究，他們發(fā)現(xiàn)，利用血小板納米囊泡來裝飾心臟干細胞或能增加干細胞尋找并在心臟病發(fā)作損傷部位停留的能力，同時還能增強療法的治療效果。

研究者Cheng說道，血小板能夠進入并停留到損傷位點，甚至在某些情況下其還能夠招募機體自身存在的干細胞至損傷部位，但其似乎是一把雙刃劍，這是因為，當血小板到達損傷位點時，其會誘發(fā)促進凝血的凝集過程，而在心臟病發(fā)作的時候，血凝塊或許是研究人員最不想看到的。

于是研究人員就想知道是否在不誘導血凝的情況下能夠選擇血小板清楚定位并且粘附在損傷位點的能力，結果發(fā)現(xiàn)，位于血小板上的一類糖蛋白—粘附分子主要負責血小板尋找并結合損傷位點的能力，因此研究人員就從這些分子中開發(fā)出了一些血小板納米囊泡結構，隨后利用囊泡來對心臟干細胞表面進行裝飾。

Cheng說道，納米囊泡就好像血小板的外套一樣，其并是不激活血凝的內(nèi)在細胞機器，當你將納米囊泡置于干細胞表面時，就好像給干細胞帶上了小型的GPS，其能幫助血小板定位損傷位點，以便能及時完成損傷修復工作，同時還不引發(fā)和血小板活化相關的副作用。在對心肌梗死的小鼠模型進行概念驗證的研究中，相比沒有進行裝飾的心臟干細胞而言，納米囊泡裝飾后的干細胞（PNV-CSCs）在心臟損傷位點固定的效率是前者的兩倍，同時研究人員對小鼠模型進行為期4周的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，相比對照組而言，PNV-CSC組小鼠心臟的功能要比前者增加20%甚至更高。

隨后研究人員對豬模型進行了一項小規(guī)模的研究，結果表明，PNV-CSC組模型干細胞的保留率比較高（盡管研究者并未進行功能性研究），后期研究中研究人員計劃進行更為深入的研究來證實這一點；最后研究者表示，血小板納米囊泡或許并不會影響心臟干細胞的表現(xiàn)，同時其也并不會產(chǎn)生任何副作用，未來研究者希望能夠利用這種新方法來改善臨床實驗中所使用的心臟干細胞療法的效率。

一組來自意大利和德國的研究團隊已經(jīng)開發(fā)出了一種可吸入性納米顆粒用于治療心臟病人。在他們發(fā)表在ScienceTranslationalMedicine上的最新研究中，研究人員詳細介紹了他們?nèi)绾伍_發(fā)納米藥物，它如何使用以及如何發(fā)揮療效。

近年來納米顆粒已經(jīng)被用于遞送多種藥物到人體各種組織，大多數(shù)都采用口服給藥或者是靜脈注射給藥，但是這些方式都不能有效地將藥物輸送到心臟。因此研究人員開發(fā)出了可吸入式納米藥物，使得它們可以更快到達心臟并被心肌細胞吸收，最終改善心臟功能。

研究團隊使用與牙齒和骨頭相似的材料制備了納米顆粒——磷酸鈣納米顆粒，它們足夠小以至于可以進入心臟組織，但是又是足夠大可以裝載藥物。他們選擇了可以修復心臟細胞表面的鈣離子通道的藥物，而修復鈣離子通道被認為使恢復正常心電活動最關鍵的部分。

將藥物負載在納米顆粒上之后，研究人員給小鼠和大鼠吸入了這些藥物，這些動物的心臟都遭受了糖尿病性心臟病類似的損傷，同時研究人員檢測了動物的心臟健康狀況，結果發(fā)現(xiàn)用藥之前這些動物的心臟健康評分比正常動物低17%，而用藥之后評分提高了15%，幾乎完全恢復。

得到這些鼓舞人心的結果后，研究人員又在豬身上進行了研究，他們想看到這種納米藥物到底能以多快的速度到達心臟組織，結果不出所料，這種藥物比其他給藥方式更快地富集在了心臟組織。

研究團隊還報道該藥物遞送體系不會對心臟組織造成毒性，但是在進行人體實驗之前還需要進一步深入研究該藥物遞送系統(tǒng)的毒性。

抗病毒，治流感！

世界上成百上千萬的人每年因為病毒感染而死亡?，F(xiàn)有的抗病毒藥物，往往只能夠針對單一的或者某一類病毒?，F(xiàn)在僅有的幾種廣譜性的抗病毒藥物，需要持續(xù)服用來抵抗病毒，且病毒成熟后導致的抗藥性也持續(xù)存在。

一個由美國、新西蘭、意大利等國科學家組成的國際聯(lián)合課題組，設計了一種新型的抗病毒納米顆粒，可以廣譜的針對各種不同的病毒，例如單純皰狀病毒，人乳頭瘤病毒，呼吸道合胞病毒，登革熱病毒和慢病毒。這種新設計的納米顆?？梢阅M細胞表面的一種叫做硫酸肝素蛋白多糖的分子。多數(shù)病毒往往通過結合到細胞表面的這種分子來進入細胞。盡管現(xiàn)在存在著幾種模擬這種分子的藥物，但是他們和病毒的結合強度不夠高。

借助分子模擬的方法，計算生物學家獲得的結果可以用來指導實驗生物學家的分子納米顆粒的設計和改造。利用分子動力學模擬，該團隊建立了納米顆粒和分子表面蛋白相互結合的原子級精度的模型。利用這些模型，團隊嘗試了不同類別的納米顆粒與病毒表面蛋白相互作用的潛在方式，這能夠幫助實驗科學家更好地預測哪種類別的納米顆粒能夠更好的結合到病毒表面，并且進一步將他們殺死?？茖W家最后設計并合成了一種新型納米顆粒，能夠結合到不同的蛋白表面，而且能夠廣譜地殺死不同類病毒，同時對于正常的組織細胞沒有傷害。

該團隊認為，他們設計了一種新類型的納米顆粒的原型，未來就該納米顆粒原型的改造，可能會產(chǎn)生更廣譜抗病毒的納米顆粒，最終形成藥物造福人類。

根據(jù)佐治亞州立大學的一項新研究，研究人員已經(jīng)開發(fā)出了一種通用疫苗對抗甲型流感病毒，該疫苗可以在小鼠體內(nèi)產(chǎn)生長期存在的免疫反應，可比季節(jié)性流感疫苗更好地保護小鼠。

流感是一種可傳染的呼吸道疾病，會影響鼻子、喉嚨和肺部，據(jù)美國疾病防控中心（CDC）統(tǒng)計，流感是美國最大的致死疾病之一。CDC估計從2010年起流感每年導致美國12000-56000例病人死亡。

“疫苗是防止流感死亡最有效的方法，但是病毒變化太快，你每年必須不斷接受新的疫苗。”Bao-ZhongWang說道，他是佐治亞州立大學生物醫(yī)學研究所副教授。“我們試圖開發(fā)新型疫苗以避免每年注射疫苗。我們正在開發(fā)一種通用的流感疫苗。你不需要每年改變注射疫苗的類型，因為它是通用的，可以保護你免受許多病毒疫苗的感染。”

“我們想做的事情是誘導機體對病毒的表面糖蛋白產(chǎn)生反應，而不是頭部部分。你可以通過這種方式對抗一系列流感病毒，因為所有的病毒都具有這個相同的莖結構域。但是這個莖結構域本身并不穩(wěn)定，因此我們使用了一種特殊的方式使這種疫苗包含莖結構域。我們成功了！我們將這個莖結構域組裝進一個蛋白質(zhì)納米顆粒中形成疫苗。蛋白一旦進入納米顆粒內(nèi)部，它就不容易降解。我們的免疫細胞具有較好的吞噬顆粒的能力，因此這種納米顆粒比可溶性蛋白質(zhì)誘導免疫反應的能力強很多。”

納米顆粒很特殊，因為它們包含了整條可以誘導免疫反應的蛋白質(zhì)，而雙層表面可以更好地維持蛋白質(zhì)的功能。

為了確定納米顆粒疫苗的療效，研究人員通過肌肉注射給小鼠進行了兩次免疫，然后將它們暴露在幾種流感病毒下：H1N1、H3N2、H5N1、H7N9。結果發(fā)現(xiàn)疫苗為小鼠提供了通用的完全的保護，顯著降低了肺部病毒的數(shù)量。

接下來，研究人員將在雪貂中檢測這種納米疫苗的效果，雪貂與人的呼吸系統(tǒng)結構很相似。

“疫苗由高度保守的結構域組成。這也是它誘導產(chǎn)生的免疫反應能提供廣泛保護的原因。”LeiDing說道，他是該研究第一作者，佐治亞州立大學生物醫(yī)學研究所博士后研究員。“季節(jié)性流感疫苗會誘導針對HA分子頭部的強烈免疫反應，但是這個部分是高度易變的，這也是我們每年都需要注射新疫苗的原因。我們的疫苗克服了這個問題，但是是否能在人體內(nèi)誘導長期免疫反應，我們還需要進一步在臨床試驗中測試才能確認。”

顛覆光遺傳學

你無法看到水井或者海水深處，因為光無法穿透這么深。盡管大腦并非無底洞，但是神經(jīng)學家們在研究大腦深部結構時也面臨著相同的問題，光無法穿透到大腦深部。這對光遺傳學而言更是個問題，因為這種技術主要通過光操縱遺傳標記的大腦細胞，在過去數(shù)十年間越來越流行。“光遺傳學是實驗室控制神經(jīng)元的突破性工具，將來也有可能運用于臨床。”日本理化研究所（RIKEN）腦科學研究所研究組長ThomasMcHugh說道。“不幸的是，現(xiàn)在向大腦導入光需要侵入性光學纖維。”

McHugh及其同事現(xiàn)在找到了將光非侵入性導入到腦深處的新方法。在他們昨天發(fā)表于《Science》上的文章中，他們使用上轉換納米顆粒（UCNPs）將激光導入到了頭蓋骨深處。這種納米顆?？梢栽趥鹘y(tǒng)光遺傳學無法達到的深度吸收近紅外光并將它們轉變?yōu)榭梢姽狻＿@種方法被用于激活大腦不同區(qū)域的神經(jīng)元、沉默癲癇及激活記憶細胞。“納米顆?？梢杂行У匮娱L我們光纖可以到達的深度，從而可以進行光的遠程遞送，實現(xiàn)非侵入性治療。”McHugh說道。

光遺傳學中通常用藍光激活或者關閉神經(jīng)元的光響應離子通道。但是這個波長范圍的光會發(fā)生強烈的散射，距離可以穿透大腦深部組織的近紅外光很遠。UCNPs由鑭系家族元素組成。它們的光激活特性可以把低能量的近紅外光轉變?yōu)楦吣芰康乃{光或者綠光，以此控制特殊標記的細胞。盡管這種方式在小范圍內(nèi)傳輸了足夠的能量，但是并未觀察到局部溫度上升或者細胞損傷。

除了激活神經(jīng)元，UCNPs也可以用于抑制癲癇小鼠病情。研究人員給小鼠海馬區(qū)注射了可以發(fā)出綠光的納米顆粒，隨后用近紅外光在頭蓋骨表面進行照射。結果這些小鼠的癲癇神經(jīng)元被有效沉默。在另一個叫做內(nèi)側隔核的區(qū)域，納米顆粒發(fā)出的光促進了神經(jīng)元theta周期（一種重要的腦電波）的同步。在具有恐懼記憶的小鼠中，研究人員使用可以發(fā)光的UCNPs成功在海馬區(qū)激起了小鼠的恐懼記憶。這些神經(jīng)元激活、抑制和記憶激起效應只在注射了納米顆粒的小鼠身上觀察到。

小鼠的記憶激起可以維持兩周。這表明UCNPs保留在注射部位，研究人員也通過顯微鏡確認了這個現(xiàn)象。“這些納米顆粒似乎非常穩(wěn)定，并具有生物相容性，這使得它們可以長期使用。此外，低擴散性意味著我們可以特異性靶向神經(jīng)元。”McHugh說道。這項研究中使用的納米顆粒與現(xiàn)有光遺傳學領域使用的各種光都兼容，因此可以用于許多深部腦組織的神經(jīng)元激活或者抑制。這些納米顆?？梢猿蔀榍秩胄怨饫w的替代物，這些顆粒與腦組織的慢性反應研究目前正在進行。

助力基因編輯

近日，刊登在國際著名雜志NatureBiotechnology上的一篇研究報告中，來自MIT的科學家開發(fā)出了一種新型納米顆粒，這種納米顆粒能夠運輸CRISPR基因編輯系統(tǒng)，并對小鼠機體的基因進行特異性修飾；因此研究人員就能夠利用納米顆粒來攜帶CRISPR組分，從而就消除了使用病毒的需要。

利用這種新型的運輸技術，研究者就能對大約80%的肝臟細胞進行特定基因的切割，這或許就能達到目前在成體動物中應用CRISPR技術的最佳成功率。研究者DanielAnderson教授說道，讓我們非常激動的是，我們制造了這種特殊的納米顆粒，其能被用來永久特異性地編輯成年動物機體肝細胞中的DNA；本文研究中，研究者所研究的一種名為Pcsk9的基因能調(diào)節(jié)機體膽固醇的水平，而人類機體中該基因的突變或許和一種名為家族性高膽固醇血癥的罕見疾病有關，目前FDA批準的兩種抗體藥物能夠抑制Pcsk9基因的表達，然而這些抗體藥物需要在患者后半生中定期服用，而新型的納米技術或能永久性地對該基因進行編輯，同時就為治療這種罕見疾病提供了新的治療思路。

在很多情況下，科學家們依賴于病毒來運輸Cas9基因和RNA鏈，2014年，研究人員Anderson及其同事通過研究開發(fā)了一種新型的非病毒運輸系統(tǒng)，利用CRISPR技術來有效治療酪氨酸血癥（一種肝臟疾?。?，然而這種運輸技術需要進行高壓注射，這就會對患者機體肝臟帶來潛在的損傷作用。

后來，研究人員就通過將編碼Cas9的信使RNA包裹到納米顆粒中來替代病毒，從而就實現(xiàn)了不用高壓注射也能夠運輸CRISPR的關鍵組分，利用這種技術，研究者就能夠?qū)Υ蠹s6%的肝臟細胞進行基因靶向編輯，這就足以治療酪氨酸血癥了。這項研究中，研究人員利用納米顆粒來運輸Cas9和RNA導向鏈，并不需要病毒，為了能夠有效運輸RNAs，研究者首先必須對RNA進行化學修飾來保護其免于機體酶類的降解作用。

研究人員分析了Cas9和sgRNA（RNA導向鏈）形成的復合體的結構，目的在于闡明到底是RNA導向鏈的哪一部分能被化學修飾，還不干擾兩個分子的結合，基于前期分析，研究者就開發(fā)并且檢測了多種可能性的修飾組合。研究者Yin說道，我們能夠利用Cas9和sgRNA復合體來作為一種引導工具，并進行測試來確保我們可以對70%的RNA導向鏈進行修飾，對其進行修飾并不會影響sgRNA和Cas9的結合，而增強化學修飾同樣還會增強其二者結合的活性。

隨后研究人員將這些修飾后的RNA導向鏈（增強型的sgRNA）包裹入脂質(zhì)納米顆粒，此前研究者利用這種納米顆粒將其它類型的RNA運輸?shù)礁闻K中，而本文研究中他們將這些脂質(zhì)納米顆粒注射到了攜帶能編碼Cas9的mRNA納米顆粒的小鼠機體中。研究者重點對調(diào)節(jié)膽固醇水平的Pcsk9基因進行了研究，在超過80%的肝臟細胞中都能消除這種基因，從而就無法在這些小鼠中檢測到Pcsk9蛋白的存在，被治療的小鼠機體總膽固醇水平也會出現(xiàn)35%的下降。

目前研究人員正在尋找是否能利用該技術治療其它肝臟疾??；研究者Anderson認為，一種能特異性關閉基因表達的完全合成性的納米顆?；蛟S就能作為一種強大的工具，這并不僅僅是針對Pcsk9基因，還包括了其它疾病，肝臟是人體重要的器官，同時其也是很多疾病發(fā)生的來源，如果能實現(xiàn)對肝臟細胞中DNA的重編程，研究人員或許就能夠有效遏制多種肝臟來源的疾病了；本文研究中，研究人員所開發(fā)的納米技術新應用未來或能為基因編輯研究開辟多種途徑。