西北大学的研究人员迈出了癌症治疗领域的重要一步，他们重新设计了一种知名化疗药物的分子结构，大幅提升了该药物的溶解性、有效性和安全性。

在这项研究中，科学家们完全从零开始研制出这种药物，将其制成球形核酸（SNA）——这是一种纳米级结构，能将药物融入环绕微小球体的DNA链中。这一创新设计将一种原本溶解性差、疗效微弱的药物，转化为一种高效精准的靶向疗法，能够避免损伤健康细胞。

在急性髓系白血病（AML，一种侵袭性强且难以治疗的血癌）的小型动物模型中进行测试时，基于球形核酸（SNA）的版本展现出了显著成效。它进入白血病细胞的效率提升了12.5倍，杀灭癌细胞的效果增强了多达2万倍，且使癌症进展速度减缓了59倍，而这一切均未引发明显副作用。

研究人员指出，这一成果彰显了结构纳米医学领域日益凸显的发展潜力。作为新兴研究领域，结构纳米医学通过精准设计纳米药物的分子结构与成分组成，实现对其在体内作用机制的调控。目前已有七种基于球形核酸（SNA）的疗法进入临床试验阶段，该技术路径有望为先进疫苗研发及癌症、感染性疾病、神经退行性疾病和自身免疫性疾病的全新治疗手段开辟道路。

研究结果最近发表于《美国化学学会·纳米》期刊。

具有临床应用前景的突破性进展

西北大学的查德·A·米尔金（Chad A. Mirkin）是这项研究的负责人，他表示：“在动物模型中，我们已经证明能够遏制肿瘤发展。”“若这一成果能应用于人类患者，那将是一项振奋人心的突破。这意味着化疗将更有效，患者反应率将更高，且副作用更少。这始终是各类癌症治疗追求的目标。”

米尔金（Mirkin）作为化学与纳米医学领域的先驱，担任西北大学乔治·B·拉思曼（George B. Rathmann）化学、化学与生物工程、生物医学工程、材料科学与工程及医学教授之职，并在该校文理学院、麦考密克工程学院及费恩伯格医学院均有任职。此外，他还是国际纳米技术研究所的创始所长，以及西北大学罗伯特·H·卢里（Robert H. Lurie）综合癌症中心的成员。

在这项新研究中，米尔金（Mirkin）及其团队聚焦于传统化疗药物5-氟尿嘧啶（5-Fu）。这种药物往往无法高效抵达癌细胞处。而且，由于它也会攻击健康组织，5-氟尿嘧啶会引发多种副作用，包括恶心、乏力，在极少数情况下甚至会导致心力衰竭。

米尔金认为，问题并不出在药物本身，而在于人体对药物的代谢方式。5-氟尿嘧啶（5-Fu）的溶解性很差，这意味着在许多生物流体中，其溶解比例不足1%。大多数药物需先在血液中溶解，才能随血液循环抵达全身并进入细胞。如果药物溶解性不佳，便会凝结成块或保持固态，导致人体无法高效吸收。

米尔金说：“我们都知道，化疗往往具有极大的毒性。但很多人没有意识到，化疗药物也常常难溶于水，所以我们必须找到办法，将其转化为水溶性形式并有效输送。”

SNA解决方案

为开发出更高效的递送系统，米尔金（Mirkin）及其团队将目光投向了球形核酸（SNAs）。球形核酸由米尔金在西北大学发明并研发，是一种球状纳米结构，其核心为纳米颗粒，外围包裹着致密的DNA或RNA外壳。在先前的研究中，米尔金发现细胞能够识别球形核酸，并允许其进入细胞内部。而在本次新研究中，他的团队构建了新型球形核酸，将化疗药物通过化学方式整合到DNA链中。

米尔金表示：“大多数细胞表面都有清道夫受体，但髓样细胞会过量表达这些受体，因此数量更多。一旦识别出某种分子，它们便会将其吸入细胞内部。球形核酸（SNA）无需强行进入细胞，而是自然地被这些受体吸收。”

正如米尔金（Mirkin）及其团队所料，结构重新设计彻底改变了5-氟尿嘧啶（5-Fu）与癌细胞的相互作用方式。与自由漂浮、无结构的化疗分子不同，髓样细胞能够轻松识别并吸收球形核酸（SNA）形式的药物。一旦进入细胞内部，酶便会分解DNA外壳，释放出药物分子，这些分子从内部杀死癌细胞。

在针对小鼠开展的实验中，该疗法几乎完全清除了血液和脾脏中的白血病细胞，并显著延长了小鼠的存活时间。此外，由于球形核酸（SNAs）能够选择性靶向急性髓系白血病（AML）细胞，健康组织并未受到损害。

米尔金说：“如今的化疗药物会杀死所接触到的所有细胞，所以，它们既能杀死癌细胞，也会杀死大量健康细胞。我们的结构纳米药物会优先寻找髓样细胞。它不会让全身承受化疗之苦，而是能精准地在需要的地方输送更高剂量、更具针对性的药物。”

接下来，米尔金（Mirkin）的团队计划在更多的小型动物模型中测试这一新策略，待资金到位后，再将其应用于大型动物模型，并最终开展人体临床试验。

参考文献：《化疗用球形核酸》，作者：罗韬坤、金英俊、韩振宇、黄正民、斯内哈·库玛丽、文森兹·迈耶、亚历克斯·库欣、罗杰·A·罗梅罗、查德·A·米尔金，发表于2025年10月29日《美国化学学会·纳米》（ACS Nano）。 DOI：10.1021/acsnano.5c16609

资助方：美国国家癌症研究所、美国国家糖尿病与消化及肾脏疾病研究所