纳米医学或将彻底改变结核病治疗方式,具体如何?

A health technician analyses blood samples for tuberculosis testing in a high-tech tuberculosis lab in Carabayllo in Lima, Peru May 19, 2016. REUTERS/Mariana Bazo
At present, TB patients have to take multiple pills a day, often with significant side effects.Image: REUTERS/Mariana Bazo
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结核病是全球最致命的传染病之一。全球仍有约1040万结核病病例,每年有170万人死亡。

结核病难以得到控制的原因之一,是治疗药物需要艰苦的用药方案,而且可能具有毒性。因此,患者往往无法完成疗程。

Image: 世界卫生组织

结核病治疗持续六个月,需联合使用四种抗微生物药物,每天大剂量服用。之所以需要每日大剂量,是因为这些药物吸收不良;即使药物到达感染部位,也只有一部分能进入受影响的组织并对抗细菌。人体代谢功能还会使药物迅速从感染部位清除。

这些药物还具有显著毒性,例如肝损伤、手脚刺痛和关节疼痛。这是因为它们并非只作用于身体感染部位。

有时,这些药物只有肌肉注射剂型,注射过程很痛苦,而且患者需要每天前往诊所或长期住院。

所有这些因素都会导致治疗依从性差,最终助长耐药结核菌株的产生和传播。这类菌株更难治疗,疗程最长可达两年。

不过,纳米医学或许能为结核病治疗带来希望。纳米医学。目前已在动物身上开展测试。我们只是全球众多研究人员中的两位,正在西开普大学开展研究,探索纳米医学与结核病的交叉领域。

纳米医学如何发挥作用

纳米医学是运用纳米技术诊断或治疗疾病。简单来说,纳米技术就是制造尺寸处于纳米范围内的结构。一个纳米相当于一根人类头发直径的万分之一。人类DNA的直径约为2.5纳米。科学进步如今使科学家能够设计这些微小结构,并将结核病药物装载其中,将药物递送至人体感染部位。

纳米颗粒可装载多种药物,例如蛋白质、DNA,甚至植物提取物。可以在单个纳米颗粒中装载多种药物,也可以施用由多种纳米颗粒组成的混合物,其中每种颗粒都含有一种药物。纳米药物可通过口服、吸入、注射或经皮方式进入人体。

患者已经在使用纳米药物治疗癌症;例如Doxil®和Abraxane®。另一种纳米药物Diprivan®则用作麻醉剂。

研究人员认为,纳米医学可为结核病患者带来巨大帮助。他们所需服用的药物会更少,疗程更短,副作用也更少。而且,希望药物价格也能更低。目前已有动物试验 正在进行,以验证这些假设。

我们正在进行的研究聚焦于应用纳米颗粒靶向免疫系统中称为巨噬细胞的细胞。巨噬细胞是导致结核病的细菌的重要藏身之处;这种细菌是结核分枝杆菌。

结核分枝杆菌能够在巨噬细胞内繁殖,逃避免疫系统的清除。纳米颗粒可用于向巨噬细胞递送免疫调节信号,将这些藏身之处变成不利于结核分枝杆菌生存的环境。

这种免疫疗法前景广阔:由于它利用人体自身的免疫系统杀死细菌,或可防止耐药结核菌株产生。

靶向结核病

纳米颗粒之所以为结核病治疗带来如此大的希望,是因为它们可以实现精准靶向。这是因为纳米颗粒能保护药物,使其在到达感染部位前不被分解,从而提高感染部位可获得的药物量。而且,感染部位对纳米颗粒的摄取量更高。

纳米颗粒还可以只定位到感染部位。这可以通过两种方式实现。首先,科学家可以在纳米颗粒表面附着化学物质,充当“导航装置”,将其引导至指定部位。其次,患者可以吸入纳米药物,使其集中在肺部——结核病感染的中心部位。

这样,结核病药物就只会在必要部位发挥作用。所需药量会减少,毒性副作用也会降低。

此外,纳米颗粒可以控制药物释放速率,延长药物在感染部位的作用时间。这对必须长期每天服用多种药物的结核病患者意义重大。在这种情况下,更多患者有望完成整个疗程,从而减少耐药性的发生。

人们希望这些针对结核病的纳米药物能在未来几年进入人体试验,证明安全有效,并开始发挥重要作用,抗击这种使人衰弱的疾病。

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