研究团队从分子层面出发，将传统药物重新构建为一种名为球形核酸（Spherical Nucleic Acid，SNA）的纳米结构形式 —— 药物分子被直接嵌入包覆纳米球体的 DNA 链中。这种结构将原本难溶、作用有限的药物转化为一种高效且具选择性的抗癌剂，能够攻击癌细胞而不伤及健康组织。
动物实验显示疗效提升两万倍
在急性髓性白血病（AML）动物模型中，新型 SNA 药物的表现远超传统化疗药物。研究数据显示，该药物进入白血病细胞的效率提高了 12.5 倍，杀伤效率提升 20,000 倍，癌症蔓延速度降低至原先的 59 分之一，且未出现可检测的副作用。
研究负责人、化学与纳米医学领域的先驱查德・A・米尔金（Chad A. Mirkin）表示：“在动物实验中，我们证明这种药物可以让肿瘤‘停止生长’。如果这一成果能在人体试验中得到验证，将是一个令人振奋的突破。这意味着化疗可以更高效、反应率更好、毒性更低 —— 这正是癌症治疗长期以来的目标。”
重新定义 5-Fu 作用机制
此次研究的对象是传统化疗药物 5-氟尿嘧啶（5-Fluorouracil，5-Fu）。该药物在临床上使用广泛，但存在溶解性差、毒副作用强的问题。由于在多种生物体液中的溶解度不足 1%，5-Fu 难以被机体吸收，常导致药效有限且损伤健康组织，引发恶心、疲劳，甚至在罕见情况下造成心脏衰竭。
米尔金指出：“很多人都知道化疗具有高毒性，但往往忽视了另一个问题 —— 药物本身难以溶解。我们必须找到方法让它变得更易溶于水，从而实现更有效的递送。”
纳米结构让药物“被癌细胞主动吸收”
研究团队采用由米尔金在西北大学最早发明的 SNA 结构 —— 一种具有纳米核心、外层包覆致密 DNA 或 RNA 链的球形结构。此前研究发现，细胞会主动识别并摄取 SNA 结构。此次，他们在 DNA 链中直接嵌入化疗药物，使其成为药物与基因材料结合的新型纳米体系。
米尔金解释道：“多数细胞表面都有‘清道夫受体’，而髓系细胞上这种受体的数量更多。当这些受体识别到 SNA 结构时，就会主动将其吸入细胞。”一旦进入细胞，SNA 的 DNA 外壳被酶分解，药物分子随之释放，从内部杀死癌细胞。
在小鼠实验中，该疗法几乎清除血液和脾脏中的白血病细胞，并显著延长了存活时间。由于 SNA 能选择性地靶向 AML 细胞，健康组织未受到损伤。
米尔金称：“传统化疗几乎会摧毁所接触到的一切细胞，而我们的结构性纳米药物会优先寻找髓系细胞。它不再让全身暴露于高浓度化疗药，而是将更集中、更精准的剂量送到真正需要的地方。”
下一步：向临床试验推进
研究团队计划在更大规模的小动物模型中进一步验证疗效，随后进入大型动物实验，并在资金到位后开展人体临床试验。
目前，已有七种基于 SNA 的疗法进入临床试验阶段，相关技术被视为结构性纳米医学领域的重要进展。这一研究方向通过精确控制纳米结构的形态与组成，有望推动针对癌症、感染性疾病、神经退行性疾病及自身免疫疾病的全新治疗策略。
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https://doi.org/10.1021/acsnano.5c16609