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突发奇想：纳米颗粒模拟狂犬病毒，突破血脑屏障治疗脑瘤
作为对大脑的保护，血脑屏障（blood-brain barrier）能选择性阻断许多病原体，但也会限制许多化学物质如抗癌化疗药物进入大脑，这是脑瘤治疗方面的一个难点。而让人闻风色变的狂犬病毒能感染神经细胞，沿神经系统进入脑部，天生具有突破血脑屏障的能力。
狂犬病毒从咬伤部位侵入人体后，在伤口附近的肌细胞内繁殖，接着侵入周围神经，并扩散至脊髓和整个中枢神经系统，主要侵犯脑干和小脑等处的神经元，最后侵入唾液神经核和其他的组织器官。患者会因脊髓炎、脑膜炎、心血管功能紊乱、呼吸衰竭等死亡。
狂犬病毒侵入人体过程。图片来自网络
狂犬病毒呈子弹状，一端为圆形，另一端平凹，宽约75-80 nm，长140-180 nm。其中心主要含有单链RNA、核蛋白、多聚酶蛋白以及基质蛋白，衣壳呈现螺旋对称，包膜为脂蛋白。
狂犬病毒组成。图片来自网络
近日，来自韩国成均馆大学的Yu Seok Youn教授及其团队突发奇想，借用狂犬病毒直达脑部的能力来运输治疗脑瘤的药物。他们通过将硅包裹的金纳米棒周围修饰以狂犬病毒糖蛋白来模拟狂犬病毒的尺寸、形状以及表面糖蛋白的性质，以期达到突破血脑屏障的目的。研究结果表明，这种纳米颗粒可以有效地进入到神经细胞内，同时借助于金纳米棒近红外光热性质，可以利用高温杀死脑瘤细胞。相关研究已发表在Advanced Materials杂志上。
模拟狂犬病毒的纳米颗粒用以治疗脑瘤。图片来源：Advanced Materials
Yu Seok Youn教授。图片来源：Sungkyunkwan University
研究人员为了模拟狂犬病毒尺寸、形状以及表面糖蛋白的性质，他们首先合成了长径比为5.0的金纳米棒，进一步通过横向生长的方法使长径比减少到4.0。一方面为了使其形状与狂犬病毒接近，另一方面保留着金棒的近红外光热性能。接着，他们在金纳米棒外包裹一层15 nm的介孔硅，模拟病毒外层尖状的糖蛋白层，同时使纳米颗粒的长径比减小至约为2.4，与狂犬病毒相一致。最后，研究人员进一步修饰以狂犬病毒糖蛋白，使它拥有与神经细胞上表达的烟碱乙酰胆碱受体特异性结合的能力。
模拟狂犬病毒的纳米颗粒的合成过程。图片来源：Adv. Mater.
研究人员将模拟狂犬病毒的纳米颗粒静脉注射至小鼠体内，并发现它能有效地穿过血脑屏障，进入大脑并在肿瘤处富集。研究人员将此现象归结于纳米颗粒与狂犬病毒的形状、尺寸及表面性质相似的缘故。
纳米颗粒模拟狂犬病毒可有效在脑瘤处富集。图片来源：Adv. Mater.
最后，研究人员借助于纳米颗粒的近红外光热的性质，以及近红外光轻松穿越颅骨的优越性，成功地使小鼠脑内肿瘤明显缩小。
利用光热效果治疗脑瘤。图片来源：Adv. Mater.
虽然效果显著，但有些学者对此也提出的疑问。来自菲尼克斯巴罗神经学研究所的Rachael Sirianni认为，一般狂犬病毒需要比较长的时间才能进入到脑内，而这项研究只需数小时就能到达肿瘤细胞。此外，纳米颗粒不仅会杀死肿瘤细胞，正常的神经细胞可能也会受到损伤。
来自纽约纪念斯隆凯特琳癌症中心的Feng Chen教授也表达了他的担忧，由于纳米颗粒通常会在肝脏富集，且需要很长的时间才能被清除，因而纳米颗粒的无毒性要得到绝对保证。
Yu Seok Youn教授则表示，这种纳米颗粒会优先在肿瘤部位富集，这会大大减少癌症治疗的副作用。同时他还表示他的团队会开发出更加精确、有效地治疗肿瘤的纳米药物。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：
Rabies Virus-Inspired Silica-Coated Gold Nanorods as a Photothermal Therapeutic Platform for Treating Brain Tumors
Adv. Mater., 2017, DOI:10.1002/adma.201605563
部分内容编译自：
http://www.sciencemag.org/news/2017/02/how-stop-brain-cancer-rabies
（本文由冰供稿）