許多藥物，例如用于治療癌癥或自身免疫疾病的藥劑常常有嚴重的副作用，因為在它們在殺死致病細胞的同時也會影響健康細胞。 現(xiàn)在，美國紐約特種外科醫(yī)院（HSS）與哥倫比亞大學（Columbia University）的研究人員向外界展示了一項用于開發(fā)更具針對性藥物的技術(shù)，該技術(shù)利用分子機器篩選了更特異的細胞群。
 

    研究人員表示，這是一個利用人類細胞進行的概念驗證研究，下一步的工作是在白血病小鼠模型中進行試驗。


    例如 Genentech 生產(chǎn)的利妥昔單抗（Rituximab）結(jié)合異常致病細胞的 CD20 受體，從而被用于治療類風濕性關(guān)節(jié)炎、非霍奇金淋巴瘤和慢性淋巴細胞性白血病。然而，一些免疫細胞的表面也含有 CD20 受體，因為這種藥物能夠干擾人體對抗細菌感染的能力。

    在這項新研究中，科學家們設(shè)計了可識別細胞表面多重受體的分子"機器",因此可以有效地標記更特異的細胞亞群。這些分子機器名為 molecular automata,是由抗體和短鏈 DNA 組成的混合物。研究人員可以在實驗室中根據(jù)指定序列合成這些短鏈 DNA ,或稱寡核苷酸。

    所有細胞的表面都有很多受體。當抗體或藥物結(jié)合到一個受體上時，就會觸發(fā)細胞執(zhí)行一定的功能或以一定的方式作出反應。藥物能夠通過結(jié)合一個受體靶向致病細胞，但是在一些情況下，致病細胞的受體不是獨有的，因此藥物也可能結(jié)合健康細胞，從而導致脫靶效應。

    研究者們利用白細胞進行了一系列實驗。所有的白細胞表面都有 CD45 受體，但是只有一部分亞群有 CD20、CD30 或 CD8 受體。在其中的一項實驗中，研究人員創(chuàng)造了 3 個不同的分子機器，每一個都由 DNA 與針對某一個受體（ CD20、CD30 或 CD8 ）的抗體組成。在設(shè)計時，一些機器的 DNA 組分與另一機器的 DNA 組分有高度的親和性。

    研究人員將健康捐贈者的血液與這些分子機器混合起來。當一個攜帶 CD45 抗體的分子機器結(jié)合一個細胞的 CD45 受體時，另一個攜帶CD3抗體的分子機器也結(jié)合相同細胞的 CD3 受體時， 2個機器 DNA 鏈的緊密貼近觸發(fā)了一個級聯(lián)反應，導致原本的鏈被撕裂了，而更互補的鏈結(jié)合在了一起。結(jié)果是一個獨有的、單一的 DNA 鏈只展示在含有2種受體的細胞表面。

    之后，加入一個攜帶 CD8 抗體的分子機器，它可以結(jié)合在表達 CD45、CD3 和 CD8 的細胞的表面，從而導致了這條鏈的延長。研究人員還發(fā)現(xiàn)，當這條鏈放置于一種溶液中時，鏈可以發(fā)熒光。這種分子機器可以標記特定的細胞亞群，因而有助于靶向性的治療。更多分子機器的加入可以幫助研究人員瞄準更特異的細胞亞群。在計算機編程的幫助下，分子機器的行為被設(shè)定為"如果符合，則繼續(xù)執(zhí)行 X 功能。"

    如果這些分子機器能夠在小鼠模型及最終的人類臨床試驗中發(fā)揮作用，那么這項技術(shù)將具有廣闊的臨床應用前景。例如，癌癥患者能夠從靶向性的治療中獲益。用于治療自身免疫疾病的藥物能夠更特異的影響致病的自身免疫細胞，而不影響對抗感染的人類免疫細胞。

    研究人員表示，這種自動裝置觸發(fā)了更強烈的互補寡核苷酸的延長。這些反應是迅速的，在大約15分鐘的時間內(nèi)就能標記細胞。在臨床應用方面，研究人員既能夠標記它們想要靶向的細胞，又能標記他們想避免靶向的細胞。