现代医学论文

现代生物医学如何影响癌症的诊断与治疗一，癌症的诊断与治疗简述1.肿瘤的诊断.和其他疾病的诊断类似,肿瘤的诊断也是以病史、体检、实验室诊断为最基本、最重的手段。图1-2列出了目前一些最常用的成像技术[14]:X射线检查、超声成像(ultrasoundimaging,UI)、计算机断层扫描(computedtomography,CT)、磁共振成像(magneticresonanceimaging,MRI)、正电子衍射成像(positronemissiontomography,PET)、单光子衍射成像(singlephotonemissioncomputedtomography,SPECT)和光学成像(opticalimaging)。光学成像又可分为活体显微成(intravitalmicroscopy,IVM)、生物发光成像(bioluminescenceimaging,BLI)和荧光分子成(Fluorescencemoleculartomography,FMT)。对不同的肿瘤应采用不同的诊断方法。此外还有内窥镜检查、组织学活检、血液检查以及肿瘤标志物检查等。传统的核磁共振成像,虽然具有空间分辨率高等优点,但是成像灵敏度较低,不适用于早期癌症的检测，而且价格比较昂贵。而对于光学成像,其探测灵敏度要比磁共振成像高出几个数量级,而且速度快、价格低廉、没有放射性物质的污染,非常适合癌症的早期诊断,因此引起了人们的广泛关注。尤其是近期随着新型发光纳米材料如荧光纳米硅粒子、半导体荧光量子点(QDs)等制备技术的成熟和完善,更是为分子光学成像技术注入了新的动力,大大推动了光学成像技术在生物医学研究领域中的应用和发展。但是由于生物组织固有的一些特性,光子在其中穿透深度都很浅,很难实现深层组织的成像。总体来看,目前尚缺乏理想的、特异性强的早期诊断方法,尤其对深层肿瘤的早期诊断更为困难。如何实现对无症状阶段的早期诊断以及无创/微创诊断仍是临床肿瘤学的努力目标。2肿瘤治疗的目标一是将患者体内的癌细胞全部清除或至少消灭足够的量,使肿瘤在患者生存期内不再复发;二是彻底改变癌细胞的特性,使病程减慢甚至完全停止[8]。目前临床应用中常规的治疗方法有手术、放疗和化疗三种。手术切除肿瘤的治愈率取决于肿瘤的位置、大小和性质,有些位于组织深处或着要害部位的肿瘤很难用手术进行切除,因此应用范围有限。放疗是利用高能放射线(如X、γ射线)对肿瘤部位进行照射以杀死肿瘤细胞,但是也会杀死正常组织中增殖较快的细胞,具有一定的毒副作用。化疗主要是使用DNA合成抑制剂(如5-氟尿嘧啶)或细胞分裂抑制剂(如阿霉素、紫杉酚)等具有细胞毒性的药剂来抑制肿瘤细胞增殖,但是这些药物通常对正常分裂的细胞也有同样的杀伤作用,所以具有毒副作用。此外,还有一些新的治疗措施如光动力治疗、免疫治疗、基因治疗、制肿瘤血管生成等也正在研究之中或即将进入临床1.1.3光动力治疗光动力治疗(photodynamictherapy,PDT)是一种新兴的治疗肿瘤的方法[16,17],它利用肿瘤组织对光敏剂药物分子的选择性摄入,在光照作用下引起肿瘤细胞内包括蛋白质、酶和核酸等生物大分子的变性进而选择性的杀死肿瘤细胞。光动力治疗具有三个基本要素:光、光敏剂和分子氧。光敏剂是一类非常特殊的分子,它具有很长的三重态寿命。在特定波长的光辐射下,基态的光敏剂被激发到单重态,由于单重激发态很不稳定,电子迅速弛豫到三重态。处在三重态的光敏分子,一方面能直接和周围组织分子发生相互作用,生成各种活性氧自由基(reactiveoxygenspecies,ROS,I型机理);另一方面它直接将能量转移给分子氧,形成单线态氧(singletoxygen,1O2,II型机理)。活性氧自由基与单线态氧都具很高的细胞毒作用,能够诱导肿瘤细胞的凋亡(apoptosis)或坏死(necrosis)。与传统的手术、放疗和化疗等方法相比,光动力学疗法有一系列优点:毒副作用小,选择性好,对正常组织损伤很小,无耐药性,可以重复治疗等。此外,光动力治疗还可以与其他治疗手段相结合,比如在手术切除肿瘤后可以进一步采用PDT治疗,以彻底消灭残留的癌细胞,减少复发机会,提高存活率。目前临床上普遍使用的卟啉类光敏剂(HPD)的最强吸收峰位于400nm近,但是组织在短波长处(600nm)具有较强的吸收和散射,穿透深度较浅,为了获得更大的治疗深度,临床上通常采用630nm的长波长激发光(吸收系数比400nm低10倍)来激发HPD,光动力治疗效果依然不是很理想。因此科学家正在致力于开发新型的最佳激发波长恰好位于组织窗口内(600nm-1300nm)的光敏剂分子,以实现对更深层组织的光动力治疗。此外,光敏剂分子的一些其他性质比如水溶性、靶向性等也都影响其在肿瘤细胞中的表达和光动力治疗效果,这些也都是新一代光敏剂材料所面临的问题。二、具体方法：1.ADAMS酶去整合素一金属蛋白酶17(adisintegrinandmetalloproteinasel7,ADAM17)是近年来发现的金属蛋白酶解聚素(adisintegrinandmetalloproteinase,ADAMS)家族成员之一，参与肿瘤发生发展的重要过程。去整合素一金属蛋白酶17(ADAM17)又称为肿瘤坏死因子转换酶}TAQE}，因此除了具有解聚和金属蛋白酶的活性，还可以将没有活性的肿瘤坏死因子(TNF-a)从细胞膜上切割下来，并与其受体相结合，从而激活TNF-。下游的EGFR信号传导，此外还可以激活多条信号传导途径如Notch传导通路等，进而影响肿瘤细胞的粘附、凋亡、转移、增殖等生物学行为。纵观ADAM17的研究，在多种恶性肿瘤中呈高表达状态，且这种高表达状态与肿瘤侵润程度及转移情况相关。随着人们对ADAM17基础科学的研究不断深入，ADAM17的临床应用前景也正被不断开发，鉴于其在多种恶性肿瘤组织中高表达的情况，可将其作为许多肿瘤的诊断标志物、及判断其转移和预后情况。靶向药物的研究给恶性肿瘤患者带来了新的福音，利用EGFR为研究扳机点成功研制出许多靶向药物，在EGFR的配体释放环节，ADAM17尤为重要。目前，众多学者通过实验证明ADAM17在多种恶性肿瘤中表达呈阳性，且显著高于正常组织或细胞。McGowan分别运用免疫组化SP法、RT-PCR}Western-blot等方法在mRNA及蛋白水平研究了ADAM17与乳腺癌的关系，发现乳腺癌患者的淋巴结转移的数目与ADAM17的表达呈正相关，证明ADAM17参与了乳腺癌的发生、进展‘}i。在细胞试验中，YangWJ也证明ADAM17mRNA及蛋白在乳腺癌MCF-7细胞中呈高表达i}i}J一翔等发现，肝癌组织中ADAM17mRNA表达明显高于周围肝脏组织，并且与肿瘤的分化程度密切相关‘}}}Sin-nathambyG等学者也通过实验证明ADAM17在卵巢癌中呈阳性表达i,i。在结直肠癌中，LuXX等学者利用RT-PCR及免疫组化SP方法检测ADAM17在其中的表达情况，实验结果表明在结直肠癌组织中ADAM17的阳性表达率明显高于正常薪膜组织，其高表达的状态与肿瘤侵润程度及转移情况密切相关‘Hi众所周知，恶性肿瘤最具特征的生物学特性就是其对邻近正常组织的侵润和全身的远处转移，目前研究表明，粘附分子的表达情况与肿瘤的侵润程度及转移情况息息相关。细胞表面某些粘附分子的表达减少，可以使细胞问的附着力减弱，这样肿瘤细胞更易脱离原发灶发生局部侵润及远处转移，已有研究证实，人白细胞活化粘附分子(activatedleukocypecelladhesionmolecule,ALCAM)ADAM17的重要底物，其通过切割肿瘤细胞膜上ALCAM胞外区，产生溶解状态的ALCAM(sAL-CAM)，使细胞膜表面的ALCAM表达发生改变，进而细胞问的粘附力减弱，使得肿瘤细胞更易脱离原发病灶，发生肿瘤的转移‘EGFR通路的激活可以使正常组织上皮过度增生紊乱，发展成恶性肿瘤，Tanaka等研究发现ADAM17恰恰是EGFR通路的启动者‘圳。当然不难想到，如果研究出ADAMS蛋白酶选择性的抑制剂，便可以阻断肿瘤细胞的EGFR信号途径，同时达到治疗肿瘤的目的‘='}}EGFR可以通过上述途径作为抗癌药物的研究靶点，因此作为EGFR的上游，ADAMS释放特异性EGFR的配体的环节显得尤为重要。这些配体的活化，即ADAMS家族胞外区的脱落，已成为人们研究新药的靶点，目前上市的一些靶向药物如易瑞沙、艾比特思等都是以EGFR为研究靶点所成功研制的。与此同时，ADAMS家族对受体胞外区的水解作用也在EGFR靶向治疗过程中发挥重要作用，这就引起了人们对小分子金属蛋白酶抑制剂的关注。实验发现，IN-CB3619可以对ADAM17进行较强的抑制用，当然在我们研究中发现，广谱的抑制剂是存在的，但是其副作用大且缺乏选择性的缺点是需要我们在未来研究中继续努力开发的。RNAi(RNA干扰技术)在近年来迅速发展，同时也广泛应用在基因治疗中。如前面所述，ADAM17抑制剂有待解决的特异性的问题，因为许多锌离子依赖性金属蛋白酶有很高的相似性，因此它们的抑制剂也因此缺少特异性。基于此，RNAi技术有着特有的优势。RNAi抑制效果确切，LiF等人将ADAM17-siRNA转染到前列腺癌PC-3细胞中，通过MTT及流式细胞仪检测转染ADAM17-siRNA对PC-3细胞周期的影响及WesternBlot法检测卜调ADAM17对PC-3细胞增殖期的影响，发现ADAM17-siRNA可以通过卜调cyclinD1、上调p21的表达而抑制前列腺癌PC-3细胞增殖‘==i。在乳腺癌领域中，YANGWenJing等‘=,i通过转染siRNA片段到乳腺癌细胞中，然后分别采用RT-PCR}WesternBlot法检测转染细胞中的ADAM17的表达情况，结果示转染ADAM17-siRNA后可明显抑制ADAM17mRNA及ADAM17蛋白的表达，借此有利的说明转染ADAM17-siRNA可以通过抑制ADAM17mRNA的表达来抑制蛋白的表达，从而控制ADAM17的生物学功能。在体外实验中，通过实验观察显示，ADAM17的表达受到抑制后可以明显降低肿瘤的侵袭力，故以此作为扳机可以作为抗肿瘤药物研究的一个靶点，RNA干扰技术的针对性强、副作用小的优势，在以后的研究中应继续被开发。2.纳米技术伴随着纳米技术、生命科学的迅猛发展，纳米生物材料和软纳米技术已成为生物医学材料科学和工程发展的前沿和热点，特别是癌症早期诊断和治疗的研究和应用更为引人瞩目。分了影像学及生物芯片技术的诞生和发展使疾病的临床早期诊断产生了质的吃跃，极大的推动了医学分了诊断的迅速发展。作为分了影像学的前沿一一磁共振影像(MR工)技术虽已成为癌症及心血管疾病的最有效的诊断手段，然而如何通过提高MR工分了探针的灵敏度、组织和器官的靶向效率、细胞识别及信号放大等方式加强显影效果是MR工分了探针当今面临的严峻挑战。另一方面，研究和发展具有组织/器官靶向乃至可识别肿瘤细胞的(智能型)药物传递系统，是提高抗癌药的生物利用度、降低系统毒性、提高癌症患者治愈率的关键，并成为抗癌药物的发展方向。多功能磁共振分了探针具有被动和主动双靶向功能并含抗癌药的MR工分了探针不仅增强了磁共振成像的特异性细胞识别和灵敏度，而且还能杀伤癌细胞起到治疗作用。单一载体高效负载抗癌药、MR工显影剂及靶向分了是富有挑战性的难题。肤类树枝状大分了是一类经有序组装构建的具有特定尺寸和形状、高度支化、三维结构的单分散性新型纳米生物医用材料，其优异性能使它成为一类当之无愧的新型多功能MR工分了探针材料。通过分了设计和组装获得的同时负载抗癌药和磁纳米粒的胶束是另一类具有极高临床应用价值的多功能MR工分了探针。通过cRGD环状短肤的标记，可选择性地识别肿瘤新生血管内皮细胞上高度表达的a}(3:3整合素，获得兼具被动和主动的双靶向功能。药物/基因靶向传递系统高效低毒的非病毒基因载体是基因治疗得于成功的关键之一。截至2007年7月，公布