數(shù)學、生物學和納米技術越來越奇特，但在對抗腫瘤治療耐藥性方面，它們卻是有效的“組合拳”。最近，美國滑鐵盧大學和哈佛醫(yī)學院的研究人員，設計了一種革命性的新方法用于癌癥治療，這種方法將一個致命的藥物組合，放入單個的納米顆粒中。

他們的研究結果于2016年6月3日發(fā)表在納米技術權威雜志《ACS Nano》，這種新方法，可通過在同一細胞內(nèi)同時激活兩種藥物，而縮小腫瘤，并防止侵襲性腫瘤的耐藥性。

每年有成千上萬的病人死于癌癥復發(fā)，它們已經(jīng)對治療產(chǎn)生了耐藥性，從而造成了癌癥治療最大的、且尚未解決的一個挑戰(zhàn)。通過在化療壓力下跟蹤單個腫瘤細胞的命運，哈佛醫(yī)學院的生物學家和工程師們，研究了可使細胞對治療產(chǎn)生耐藥性的一個信號和分子通路的網(wǎng)絡。

利用這一信息，滑鐵盧大學Mohammad Kohandel教授帶領的一個應用數(shù)學家小組，開發(fā)了一個數(shù)學模型，并結合某種算法，這種算法可實時定義癌細胞受到抗癌藥攻擊時的表型細胞狀態(tài)轉換。這個數(shù)學模擬，可讓他們定義使癌細胞能夠在治療中幸存的確切分子行為和通路信號。

他們發(fā)現(xiàn)，PI3K / AKT激酶——在癌癥中通常是被激活的，當受到細胞毒化療（稱為紫杉烷，通常用于治療侵襲性乳腺癌）壓力時，可使細胞經(jīng)歷一個耐藥性程序。對細胞生命的這個革命性窗口表明，小分子PI3K / AKT激酶抑制劑是存在缺陷的，并且如果用其他藥物組合就可靶定它。

先前的耐藥性理論依靠一個假設：只有某些“有特權”的細胞才可以抵抗治療。數(shù)學模擬表明，在合適的條件下和信號事件中，任何細胞都可能發(fā)展出耐藥性程序。

Kohandel教授說：“直到最近，我們才開始意識到，數(shù)學和物理學對于我們理解癌癥的生物學與進化，是多么的重要。事實上，現(xiàn)在，在這些學科之間有越來越多的協(xié)同作用，我們開始意識到，這種對于制定正確的癌癥治療策略，是多么的關鍵。”

盡管先前的研究探索使用藥物組合來治療癌癥，但是雙重組合拳的方法并不總是成功的。在這項新的研究中，在Aaron Goldman教授的帶領下，布里格姆女醫(yī)院的研究人員意識到，聯(lián)合治療的一個很大缺點在于，兩種藥物必須在同一細胞內(nèi)被激活，然而當前的傳遞方法卻不能保證。

Goldman教授說：“我們受到數(shù)學理解的啟發(fā)，即癌細胞可以一種非常特定的順序和時間敏感性的方式，重新激活耐藥性機制。通過開發(fā)一種二合一的納米藥物，我們可以確保，獲得這種新耐藥性的細胞能夠看到致命的藥物組合，從而關閉生存程序，并消除耐藥性的證據(jù)。這種方法可以重新定義臨床醫(yī)生如何提供藥物組合。”

工程師們開發(fā)的方法，是制備一個單一的納米顆粒，受到計算機模型的啟發(fā)，利用一種稱為超分子化學的技術。這種納米技術可使科學家能夠利用“俄羅斯方塊”狀的模塊，來構建膽固醇連接的藥物，它們可自組裝，將多種藥物合并到穩(wěn)定的、單個的納米載體中，通過泄漏的脈管系統(tǒng)靶定腫瘤。這種二合一策略可確保耐藥性從未有機會得以發(fā)展，從而將合適的策略進行組合，來摧毀生存的癌細胞。

使用侵襲性乳腺癌小鼠模型，科學家們證實了來自數(shù)學模型的預測：這兩種藥物肯定能夠被傳送到同一細胞內(nèi)。

2014年3月，由美國特拉華大學化學和生物化學系的莊志豪博士帶領的研究小組發(fā)現(xiàn)，一個去泛素化酶（deubiquitinase，DUB）復合物——USP1-UAF1，可能是DNA損傷反應的一個關鍵調(diào)節(jié)因子，并且可能是克服鉑對某些抗癌藥物耐藥性的一個靶點。相關研究結果發(fā)表在《Nature Chemical Biology》雜志。

今年4月份的一項研究發(fā)現(xiàn)，癌癥可以通過“竊取”附近組織的血管，而對治療產(chǎn)生抵抗。這項重要的新研究首次表明，隨著時間的推移，腫瘤可學會“竊取”周圍組織的正常血管，而對藥物產(chǎn)生耐藥性，該研究結果發(fā)表在《Journal of the National Cancer Institute》雜志。

另外，倫敦大學瑪麗皇后學院（QMUL）的一項新研究表明，一種普通流感病毒可以用來克服患者對某些癌癥藥物的耐藥性，并使這些藥物更有效地殺死癌細胞。