DNA纳米机器为血栓精准给药“探路”
“由血栓造成的血管阻塞性疾病已经成为全球致死率最高的疾病。我们在与临床医生交流时了解到，目前血栓的临床治疗效果并不好。虽然有专门的药物，但其副作用大，容易造成血管出血。所以我们一直在想，能不能把药物精准地送到血栓附近，有的放矢地给药。”南京邮电大学教授汪联辉近日向记者介绍了一种智能DNA溶栓纳米机器。这种肉眼看不到的纳米机器可以在血管内识别血栓的生物标志物凝血酶，通过凝血酶浓度的高低，识别出凝血酶究竟是来自血栓还是普通伤口血凝块，继而针对血栓给药。相关成果近日发表在国际学术期刊《自然·材料》。
汪联辉介绍，溶栓治疗是当前临床针对中风、心梗、肺栓塞等急性血栓的首选治疗方案。以组织纤溶酶原激活剂为代表的溶栓药物，可激活体内的纤溶酶，从而溶解血栓的主要成分纤维蛋白。但溶栓药物是一把双刃剑，过度激活的纤溶酶，会无差别溶解纤维蛋白导致机体凝血功能异常，造成血管出血，例如脑出血。因此，针对血栓的精准给药是未来溶栓治疗的发展方向。
是否可以用DNA纳米材料作为载体，把药物精准递送到血栓附近？7年前，汪联辉团队开始研发DNA溶栓纳米机器。
在这项研究中，科研人员制作出一片长90纳米、宽60纳米的DNA矩形纳米片，再在纳米片上“伸出”一条触手，固定溶栓药物分子。
“随后把纳米片卷成筒，用凝血酶适配体做成DNA纳米锁，将药物锁在筒内，确保药物在血液循环时不会失去活性。而要打开纳米锁，就要先精准识别血栓。”汪联辉打了个比方，开纳米锁的“钥匙”，是一种能够识别血栓的特定分子——凝血酶。
“凝血酶在血栓中的浓度是普通伤口血凝块中的十几倍。当纳米筒内的凝血酶适配体识别并计算出凝血酶的浓度达到血栓的浓度时，就会和凝血酶结合，从而打开‘纳米锁’，把药释放到血栓处。”汪联辉解释，这种方法既可以精准给药，又不会造成血管不必要的出血。
汪联辉介绍，目前研究团队已经在小鼠和兔子体内进行过脑血栓、肺血栓、动脉血栓、静脉血栓的溶栓实验。相较于临床溶栓药物，智能DNA溶栓纳米机器在脑中风及肺栓塞的溶栓效率分别提高了3.7倍和2.1倍；完全溶栓剂量相较于组织纤溶酶原激活剂量大幅降低；显著降低了临床溶栓药物导致的凝血异常，将脑中风的治疗窗口期从症状发生后的3小时延长到6小时，该方式有望提高脑中风患者接受溶栓治疗并获益的人数。
“由于DNA溶栓纳米机器由人体的碱基构成，所以可由人体内的酶降解，并经肝肾代谢排出体外。”汪联辉透露，研究团队计划在未来3至5年内完成智能DNA溶栓纳米机器在大型动物模型中的药效及安全性评估，开展DNA溶栓纳米机器的成药性研究，优化规模化生产工艺。
“由血栓造成的血管阻塞性疾病已经成为全球致死率最高的疾病。我们在与临床医生交流时了解到，目前血栓的临床治疗效果并不好。虽然有专门的药物，但其副作用大，容易造成血管出血。所以我们一直在想，能不能把药物精准地送到血栓附近，有的放矢地给药。”南京邮电大学教授汪联辉近日向记者介绍了一种智能DNA溶栓纳米机器。这种肉眼看不到的纳米机器可以在血管内识别血栓的生物标志物凝血酶，通过凝血酶浓度的高低，识别出凝血酶究竟是来自血栓还是普通伤口血凝块，继而针对血栓给药。相关成果近日发表在国际学术期刊《自然·材料》。
汪联辉介绍，溶栓治疗是当前临床针对中风、心梗、肺栓塞等急性血栓的首选治疗方案。以组织纤溶酶原激活剂为代表的溶栓药物，可激活体内的纤溶酶，从而溶解血栓的主要成分纤维蛋白。但溶栓药物是一把双刃剑，过度激活的纤溶酶，会无差别溶解纤维蛋白导致机体凝血功能异常，造成血管出血，例如脑出血。因此，针对血栓的精准给药是未来溶栓治疗的发展方向。
是否可以用DNA纳米材料作为载体，把药物精准递送到血栓附近？7年前，汪联辉团队开始研发DNA溶栓纳米机器。
在这项研究中，科研人员制作出一片长90纳米、宽60纳米的DNA矩形纳米片，再在纳米片上“伸出”一条触手，固定溶栓药物分子。
“随后把纳米片卷成筒，用凝血酶适配体做成DNA纳米锁，将药物锁在筒内，确保药物在血液循环时不会失去活性。而要打开纳米锁，就要先精准识别血栓。”汪联辉打了个比方，开纳米锁的“钥匙”，是一种能够识别血栓的特定分子——凝血酶。
“凝血酶在血栓中的浓度是普通伤口血凝块中的十几倍。当纳米筒内的凝血酶适配体识别并计算出凝血酶的浓度达到血栓的浓度时，就会和凝血酶结合，从而打开‘纳米锁’，把药释放到血栓处。”汪联辉解释，这种方法既可以精准给药，又不会造成血管不必要的出血。
汪联辉介绍，目前研究团队已经在小鼠和兔子体内进行过脑血栓、肺血栓、动脉血栓、静脉血栓的溶栓实验。相较于临床溶栓药物，智能DNA溶栓纳米机器在脑中风及肺栓塞的溶栓效率分别提高了3.7倍和2.1倍；完全溶栓剂量相较于组织纤溶酶原激活剂量大幅降低；显著降低了临床溶栓药物导致的凝血异常，将脑中风的治疗窗口期从症状发生后的3小时延长到6小时，该方式有望提高脑中风患者接受溶栓治疗并获益的人数。
“由于DNA溶栓纳米机器由人体的碱基构成，所以可由人体内的酶降解，并经肝肾代谢排出体外。”汪联辉透露，研究团队计划在未来3至5年内完成智能DNA溶栓纳米机器在大型动物模型中的药效及安全性评估，开展DNA溶栓纳米机器的成药性研究，优化规模化生产工艺。
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