2017日本高端精准医疗最前沿-基因疗法

-用基因疗法挑战恶性肿瘤-

microRNA基因纳米胶囊实现癌症精准医疗-无副作用无耐药性

以消除癌细胞无限增值，使其恢复到原来的正常细胞为目标的最先端基因疗法

-2017年日本最新癌症精准治疗新突破: 纳米基因（miRNA）胶囊，只要1-2个疗程的静脉点滴或注射，1个月左右基本可让癌细胞转为正常细胞，无任何副作用。

日本医疗现场最前线 ～用基因疗法挑战癌症～

日本的癌症患者在持续增加。根据厚生劳动省的统计，现在是2个人中就有1个人患癌症的时代。由于患癌症的死亡人数是所有死因的第1位，在日本，癌症的治疗方法有3种：外科治疗、抗癌药的化学疗法和放射线治疗。除了这三种标准疗法，现在最新被期待的就是癌症的基因治疗。它的副作用少，可以通过点滴或注射来相对简单的进行癌症精准治疗。

什么是microRNA( miRNA)？

miRNA存在于哺乳类等高等生物的细胞和组织中，长度为20到25个碱基大小的核糖核酸，被认为拥有调节设计DNA合成的功能。实验证据表明，miRNA 可以担任抑癌基因或者癌基因，与肿瘤的形成有着密切的联系。

近年，在各种各样的癌组织中，都发现了微核糖核酸（microRNA）的异常，逐步发现癌症的发生、增殖、浸润和转移等，都与微核糖核酸有紧密的联系。在以微核糖核酸作为目标的临床应用中，发现使异常的微核糖核酸表达正常化可以抑制肿瘤的生长，以及开发新的癌症治疗和诊断方法。这项研究是以日本独立行政法人国立癌症研究中心为中心，在各个大学和医药业界里进行研究开发中。而有资格实施基因纳米胶囊治疗的唯一设施是位于大阪府堺市的一家医疗机构。

miRNA与癌症：诊断、预后及治疗前景
近年不断涌现对miRNA进行高通量检测的相关技术，比如miRNA芯片、磁珠流式细胞miRNA表达谱检测、定量聚合酶链式反应(quantitative polymerase chain reaction, qPCR)等。这些高通量检测技术证明不同癌症组织内miRNA的丰度具有很大的差异。

有趣的是，与正常组织相比，肿瘤组织内大部分miRNA的表达下降。这些研究结果表明，miRNA表达谱的研究可以用于鉴别正常组织和肿瘤组织、发育谱系以及分化组织。在肿瘤发生过程中进行miRNA表达谱的鉴定有利于发现基因治疗的新靶点，并提高疾病诊断和预后的正确性。

miRNA及新型纳米胶囊的研发历程：

2014年 日本鸟取大学医学部的研究团队，发现将microRNA注入到恶性程度很高的未分化肿瘤里，可促使癌细胞恢复成正常细胞，在世界范围内尚属首次发现。但当时仅针对实验鼠作了相关实验，期待今后通过更多研究，能证明针对人体恶性癌症细胞也同样有效。

2015年，来自瑞士的科学家希望寻找出有效传递microRNA进入人体的方法。科学家们利用小鼠模型证明，利用食物传递microRNA治疗疾病可能并不现实。研究人员指出，现在只能假设microRNA是在胃肠道中被一些酶降解为一些更小的片段，使小鼠的身体其他部位只能检测到微量的microRNA，并且这些微量microRNA浓度不足以发挥基因调节功能。

2016年，日本医疗法人医润会与大阪大学共同研究·由该院开发出的可封包基因纳米胶囊，通过点滴或注射纳米胶囊治疗癌症的疗法，成功攻破microRNA疗法的两大国际性难题，并进入临床实验阶段：

1）有效解决基因在血管内会被分解而无效的问题，可精准进入到靶标癌症细胞中（DDS）。

2）有效实现基因在肿瘤细胞中的高渗透长滞留效应（EPR）。

如果直接体内注射基因，基因在血管内会被分解而无效，为解决这一技术难题，该院将基因封包入纳米胶囊，不会有任何副作用，成功实现了通过纳米胶囊封包microRNA，同时在基因纳米胶囊的表面调整了葡萄糖的分配，大幅提高胶囊被肿瘤细胞摄入的概率，使治疗性基因纳米胶囊成功进入到靶标癌症细胞中后，促使癌症细胞恢复成正常细胞，进行癌症精准医疗的跨时代创新基因疗法。

DDS（药物输送系统）

在人体的体内，为了不让异物在身体内循环，便有网状内皮系统这一监视机构。从病毒到几乎所有的异物，在这个网状内皮系统中被识别标记出来，然后被处理掉。

但是，纳米大小的基因胶囊，由于仅有30纳米大小，在网状内皮系统中无法被识别，直接被忽略，这使得它们在体内得以继续循环，滞留，可依次到达癌症组织。这就被称为DDS（drug delivery system药物输送系统）。

对于DDS来说，需要的是“纳米大小”这一绝对条件。现在的抗癌药因会渗透到正常组织中，从而引起强烈的副作用。若使用纳米大小胶囊的话，能够将更多的治疗基因运送到癌细胞中。

从动物实验的结果来看，治疗基因只有进入癌症组织中聚集，并显示出效果。这个秘密是由胶囊粒子的大小所决定。根据DDS，基因胶囊到达靶向癌组织后，不会去向正常组织，仅仅在靶向组织中发挥作用。这个原理是，正常组织的血管壁的渗透口均小于30纳米。但由于癌细胞的增殖能力很强，使得血管壁变得粗糙，血管壁的渗透口也变得粗大，使基因纳米胶囊非常容易漏掉进入癌症组织的结构。癌细胞组织血管壁孔大约为100纳米，所以30纳米的基因纳米胶囊不会渗透进入正常组织，只会渗透癌症组织中，纳米胶囊添加的葡萄糖会被癌症细胞所破坏，使胶囊封包的基因分子泄露，在肿瘤细胞中进行不断浸透、积累，这就是EPR效应。

EPR效应（高渗透长滞留效应）

血管和细胞之间又能够通过氧气和营养元素的大小均一的细小间隙，抗癌药因为更细小，能从这个间隙中通过，也会进入到正常细胞中。结果导致正常的细胞在这个阶段就被破坏掉，从而产生身体副作用。

另一方面，直径为30纳米封包着治疗基因的胶囊，由于无法进入血管与正常细胞之间的细小间隙，所以不会破坏正常细胞。

但是由于癌组织的增值速度很快，周围的血管壁的生长速度无法匹敌癌细胞的生长速度，导致癌细胞和血管之间，形成血管壁孔粗大约有100纳米左右，所以基因纳米胶囊极易穿过。

在血管内循环的直径30基因纳米胶囊，透过癌症所在壁孔粗大的血管壁，进入癌组织内，仅对癌细胞产生作用。这样，高分子药剂蓄积于肿瘤内的这一特征我们称之为RPR效应（高渗透长滞留效应）。根据DDS和EPR效应，基因纳米胶囊到达靶向癌细胞，然后它是如何被癌细胞吞噬，并且如何仅在癌细胞中分解的呢？了解这个过程及原理是非常重要的。

由于癌细胞的吞噬能力非常强，所以需要摄取更多的葡萄糖来提供养分。

癌细胞膜的表面有过多的GLUT（葡萄糖运输蛋白），它是能够感知葡萄糖的“天线”，为了将这一性质加以利用，我们在基因胶囊的表面调整了葡萄糖的分配。根据这一调整，基因纳米胶囊的摄入率得到大幅度的提高。

癌细胞和葡萄糖

在身体内癌变的细胞，需要摄取更多的营养，和正常细胞相比较，大约需要3倍到8倍的葡萄糖。在体内摄取的葡萄糖，比起供给正常细胞而更加倾向于供给癌细胞。（葡萄糖）作为营养成分被吞噬掉，而产生的能量使得癌细胞重复的进行细胞分裂。进而癌细胞持续增值。被吞噬的基因纳米胶囊在细胞的消化器官核内体中被消化掉，分解的过程中，治疗基因微核糖核酸（microRNA）被释放入细胞质中。这样，癌细胞就会被恢复成正常的细胞。

癌细胞的吞噬作用

由于受到酸碱度的影响，纳米胶囊在核内体中被分解。治疗基因越过核内体膜，奔向癌细胞的细胞质和细胞核中，微核糖核酸（micro RNA）这类基因用于调整DNA合成，正常细胞中，若微核糖核酸减少的话，DNA的合成无法正常的进行，细胞会发生癌变。若在癌细胞里补充足够的micro RNA，癌细胞便会恢复成正常细胞。这个过程被称为再编程（reprogramming）。实际上，在试管内的癌细胞中，通过导入微核糖核酸（microRNA）的试验可以确认能够恢复成正常的细胞。

由于基因胶囊的胶囊部分，在具有吞噬能力的癌细胞中分解，使得micro RNA被及时放入细胞质中，补充了缺少的micro RNA，促使正常DNA进行再编程，将癌细胞初始化成正常细胞。

现在，纳米胶囊的治疗基因在本院已经开始实现临床试验。仅针对癌细胞进行靶向攻击是具有划时代的最新医疗技术。

测量纳米胶囊，它的直径大约有30纳米。可以预见未来更多的医学实用性。

以下是基因纳米胶囊治疗癌症的DDS疗法的具体介绍。基因胶囊是开发出的可包封基因的纳米粒子。

以消除癌细胞无限增值，使恢复到原来的正常细胞为目标的最先端基因疗法