“中科院納米生物效應(yīng)與安全性重點實驗室”趙宇亮、陳春英等人的實驗研究與IBM周如鴻研究員理論模擬合作，在腫瘤高效低毒納米藥物研究方面取得重要的新進(jìn)展，研究結(jié)果已發(fā)表在美國科學(xué)院院刊(PNAS, 109, 15431,2012)，這是繼PNAS 2010, PNAS 2011以來，該研究組在美國科學(xué)院院刊連續(xù)發(fā)表的又一重要成果。該重點實驗室由高能所和國家納米中心聯(lián)合成立。
納米生物效應(yīng)與安全性重點實驗室在2004年發(fā)現(xiàn)，原來設(shè)計為新一代MRI醫(yī)學(xué)造影劑的含Gd金屬富勒烯具有高效抑制腫瘤生長的功能。通過表面化學(xué)修飾，研究人員得到了幾乎沒有毒副作用的Gd@C82(OH)22。它不殺死腫瘤細(xì)胞，而是通過調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞周圍的微環(huán)境（改善腫瘤細(xì)胞生長的“土壤”），把腫瘤細(xì)胞“監(jiān)禁”起來。通過近9年的動物實驗和細(xì)胞實驗研究發(fā)現(xiàn)，這種新的方法不僅抑制腫瘤生長，也高效抑制腫瘤轉(zhuǎn)移。
進(jìn)一步的動物實驗和分子動力學(xué)模擬研究發(fā)現(xiàn)，Gd@C82(OH)22納米藥物與靶分子的相互作用過程與藥物設(shè)計的經(jīng)典理論不同，Gd@C82(OH)22并不作用于靶分子MMP的活性位點。Gd@C82(OH)22分子自身首先通過氫鍵相互作用形成棒狀排列的納米顆粒，然后通過擴(kuò)散運動接近靶分子的疏水區(qū)域，產(chǎn)生非特異性的疏水相互作用，形成過渡態(tài)，最后納米藥物和靶分子MMP之間通過氫鍵作用和疏水作用形成特異性結(jié)合。這種特異性結(jié)合區(qū)域在MMP的疏水區(qū)域，而不是傳統(tǒng)的活性位點。該研究結(jié)果第一次提出了新型納米藥物的設(shè)計，有可能超越經(jīng)典的理論和傳統(tǒng)的思路：在傳統(tǒng)的“鎖眼”以外，靶分子可以為納米顆粒（而非傳統(tǒng)的“分子”）藥物提供有更為廣闊的結(jié)合區(qū)域。這大大拓展了設(shè)計新型藥物的可能性。
目前全世界有關(guān)納米藥物的研究，主要以納米顆粒作為載體載帶現(xiàn)有藥物。把納米顆粒直接作為腫瘤治療藥物（不需要載帶傳統(tǒng)藥物），到目前為止，Gd@C82(OH)22體系還是第一個。該實驗室通過近9年的系統(tǒng)研究，已經(jīng)完成8個腫瘤模型的動物實驗。除了深入開展抑制腫瘤新機(jī)制的基礎(chǔ)研究以外，2012年高能所已建成一條中試生產(chǎn)線，正在推進(jìn)臨床前研究的相關(guān)工作。
值得一提的是，由于研究成果的國際影響，2012年11月趙宇亮研究員被納米藥物領(lǐng)域的Top刊物美國Nanomedicine(IF=6.69) 增選為副主編，2007年被選為納米毒理學(xué)領(lǐng)域的Top刊物Particle and Fibre Toxicology (IF=7.25)的副主編。2011年趙宇亮應(yīng)邀擔(dān)任美國化學(xué)會的學(xué)術(shù)刊物Accounts for Chemical Research(IF=21.67)的專題編輯，和美國加州大學(xué)(UCLA)納米環(huán)境健康中心主任Prof. Andre Nel一起，為該刊物編著了“納米環(huán)境健康安全”專輯。這表明，該重點實驗室在國內(nèi)最早開始的兩大主要方向，納米毒理學(xué)和納米藥物的研究，均獲得國際學(xué)術(shù)界同行的高度認(rèn)可。
圖1：新型納米藥物的設(shè)計，有可能超越經(jīng)典的理論和傳統(tǒng)的思路：在傳統(tǒng)
的“鎖眼”以外，靶分子可以為納米顆粒（而非傳統(tǒng)的“分子”）藥物提供有更為
廣闊的結(jié)合區(qū)域。這大大拓展了設(shè)計新型藥物的可能性(PNAS, 109, 15431,2012)。
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