分子＂机器人＂与靶向治疗思维导图

许多药物，例如用于治疗癌症或自身免疫疾病的药剂常常有严重的副作用，因为在它们在杀死致病细胞的同时也会影响健康细胞。 现在，美国纽约特种外科医院（HSS）与哥伦比亚大学（Columbia University）的研究人员向外界展示了一项用于开发更具针对性药物的技术，该技术利用分子机器筛选了更特异的细胞群。

研究人员表示，这是一个利用人类细胞进行的概念验证研究，下一步的工作是在白血病小鼠模型中进行试验。

例如 Genentech 生产的利妥昔单抗（Rituximab）结合异常致病细胞的 CD20 受体，从而被用于治疗类风湿性关节炎、非霍奇金淋巴瘤和慢性淋巴细胞性白血病。然而，一些免疫细胞的表面也含有 CD20 受体，因为这种药物能够干扰人体对抗细菌感染的能力。

在这项新研究中，科学家们设计了可识别细胞表面多重受体的分子“机器”，因此可以有效地标记更特异的细胞亚群。这些分子机器名为 molecular automata，是由抗体和短链 DNA 组成的混合物。研究人员可以在实验室中根据指定序列合成这些短链 DNA ，或称寡核苷酸。

所有细胞的表面都有很多受体。当抗体或药物结合到一个受体上时，就会触发细胞执行一定的功能或以一定的方式作出反应。药物能够通过结合一个受体靶向致病细胞，但是在一些情况下，致病细胞的受体不是独有的，因此药物也可能结合健康细胞，从而导致脱靶效应。

研究者们利用白细胞进行了一系列实验。所有的白细胞表面都有 CD45 受体，但是只有一部分亚群有 CD20、CD30 或 CD8 受体。在其中的一项实验中，研究人员创造了 3 个不同的分子机器，每一个都由 DNA 与针对某一个受体（ CD20、CD30 或 CD8 ）的抗体组成。在设计时，一些机器的 DNA 组分与另一机器的 DNA 组分有高度的亲和性。

研究人员将健康捐赠者的血液与这些分子机器混合起来。当一个携带 CD45 抗体的分子机器结合一个细胞的 CD45 受体时，另一个携带CD3抗体的分子机器也结合相同细胞的 CD3 受体时， 2个机器 DNA 链的紧密贴近触发了一个级联反应，导致原本的链被撕裂了，而更互补的链结合在了一起。结果是一个独有的、单一的 DNA 链只展示在含有2种受体的细胞表面。医|学教育网搜集整理

之后，加入一个携带 CD8 抗体的分子机器，它可以结合在表达 CD45、CD3 和 CD8 的细胞的表面，从而导致了这条链的延长。研究人员还发现，当这条链放置于一种溶液中时，链可以发荧光。这种分子机器可以标记特定的细胞亚群，因而有助于靶向性的治疗。更多分子机器的加入可以帮助研究人员瞄准更特异的细胞亚群。在计算机编程的帮助下，分子机器的行为被设定为“如果符合，则继续执行 X 功能。”

如果这些分子机器能够在小鼠模型及最终的人类临床试验中发挥作用，那么这项技术将具有广阔的临床应用前景。例如，癌症患者能够从靶向性的治疗中获益。用于治疗自身免疫疾病的药物能够更特异的影响致病的自身免疫细胞，而不影响对抗感染的人类免疫细胞。

研究人员表示，这种自动装置触发了更强烈的互补寡核苷酸的延长。这些反应是迅速的，在大约15分钟的时间内就能标记细胞。在临床应用方面，研究人员既能够标记它们想要靶向的细胞，又能标记他们想避免靶向的细胞。