3월 31일 사이언스 어드밴스지에 발표된 연구에 따르면, 종양에서 산소를 빨아들이는 자가 충전식 삽입식 배터리는 일부 덩어리를 파괴에 더 취약하게 만듭니다. 기존 약물과 함께 사용될 때, 이식 가능한 장치는 쥐의 종양을 90%까지 줄였고, 연구 저자들은 언젠가 그것이 국소적인 암 치료를 개선할 수 있다고 제안했습니다.
종양의 성장은 종종 혈액 공급의 성장을 능가하여 종양의 일부를 저산소증이라고 알려진 산소 결핍 상태로 남깁니다. 저산소증은 전형적으로 세포에 해로운 것으로 여겨지지만, 역설적으로 암 치료에 저항하는 세포를 만드는 돌연변이를 유발함으로써 종양을 도울 수 있습니다. 하지만 그것은 또한 암 조직을 근처의 건강한 조직과 구별하기 때문에, 수십 년 동안, 과학자들은 저산소 상태에서 활성화되는 약, 저산소 상태에서 활성화되는 약으로 종양을 표적화함으로써 종양의 저산소성을 활용하려고 시도했습니다.
불행하게도, 그들은 거의 성공하지 못했습니다. 대부분의 HAP은 종양 성장을 막지 못하거나 심각한 부작용을 초래하여 임상 3상에서 좌절되었습니다. 이러한 단점들은 종양이 종종 부적절하거나 불균일하게 저산소증이라는 사실에서 기인한다고 저자들은 논문에서 쓰고 있습니다. 만약 전체 종양을 저산소 상태로 만드는 방법이 있다면, 그 약이 더 효과적일 것이라고 연구원들은 제안합니다.
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"저산소증 활성화 프로드러그의 효과를 높이기 위한 전략에 흥미로운 추가라고 생각합니다."라고 이번 연구에 참여하지 않은 암 생물학자이자 스탠포드 대학의 명예 교수인 마틴 브라운이 말합니다. "제가 알기로는 아무도 자가 충전 배터리를 사용하여 산소를 소비하는 아이디어를 생각해 내지 못했습니다."
따라서 종양 미세 환경의 산소 농도를 낮추고 HAPs의 효능을 높이기 위해상하이 푸단 대학의 생명공학자인 Yongyao Xia와 Fan Zhang과 그들의 동료들은 산소를 흡수하는 배터리를 설계했습니다. 이 디자인은 한쪽 면은 아연으로 코팅된 작고 평평한 디스크로 구성되어 있으며 다른 한쪽 면은 폴리이미드입니다. 식염수에 넣으면 배터리가 스스로 충전되어 산소를 집어삼키는 강력한 산화환원 반응을 수행합니다.
"수성 환경에서 배터리가 소모되면, 물 환경의 산소가 배터리를 충전하는 "전원"으로 작용하여 충전 및 방전 과정의 가역적인 사이클과 지속적인 산소 소비를 달성할 수 있습니다."라고 연구 저자들은 Scientist에 보낸 이메일에 썼습니다.
이 배터리가 종양과 얼마나 잘 싸울 수 있는지 테스트하기 위해, 연구원들은 쥐에게 인간 유방암을 모델링하는 고도로 침습적인 종양 형성 세포인 4T1 세포를 이식했습니다. 7일 후, 모든 쥐들에게 종양이 생겼습니다. 그래서 7일째 되는 날, 연구원들은 몇몇 쥐들의 종양 주위에 배터리를 이식했습니다. 다음 날, 쥐의 일부는 배터리의 효능을 향상시키기 위해 암 치료제 티라파자민(TPZ)을 받았습니다.
과학자들은 배터리를 이식한 지 2주 후에 종양을 분석했고, 배터리만으로 종양이 26% 줄었다는 것을 발견했습니다. 또한 배터리 삽입과 TPZ를 모두 받은 쥐에서 종양이 크게 사라졌습니다: 평균 종양 부피는 90% 감소했습니다. 실험 후, 연구원들은 또한 저산소 상태에서 발현되는 종양의 단백질에 형광 라벨을 붙여서, 배터리가 종양 전체에 저산소증을 유발하는 데 성공했다는 것을 발견했습니다.
브라운은 이 접근법이 혁신적이었지만 마우스 종양은 인간 종양보다 작으며, 이러한 접근법이 임상으로 쉽게 번역될 수 있을지 또는 배터리가 더 큰 종양 전체에 저산소증을 유발할 수 있을지 확신할 수 없다고 지적합니다. "더 큰 종양의 문제는 배터리가 근처의 산소만 빨아들일 수 있다는 것입니다."라고 그는 말합니다. "모든 것은 배터리 표면의 산소 고갈 정도에 달려 있습니다."라고 브라운은 말합니다.
샤오와 장은 인간의 종양이 더 크기 때문에 더 강력한 배터리가 필요할 수도 있다는 것을 인정합니다. 여전히, 그들은 배터리가 "종양에 대한 고도로 표적화되고, 더 효과적이며, 창의적인 전략을 제공"할 수 있기를 바란다고 말합니다
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