【生物化學】藥物遞輸技術與基因療法

■ 核酸特殊的鹼基對結構,可藉由調整局部的基因表現,改變特定細胞中特定蛋白的合成形式。我們可以使用功能性蛋白的基因來矯正基因缺陷,而這就是基因療法的初始概念。然而,目前還有一個關於核酸遞輸的問題懸而未決。

編譯│汪芃

圖片來源:Jonathan Kantor│Getty Images

當我們生病吃藥,把藥吞下肚之後,藥片就會釋放出微小的分子,穿透細胞膜等生理屏障,從消化道進到作用部位,而這個過程得以順利完成,全仰賴現代藥物化學讓藥的親和性、細胞的滲透性和水溶性之間達到平衡。某些疾病的治療標的比較特殊,不在正常的細胞裡,這時就必須使用標靶治療。例如有一種叫做基立克(Gleevec)的藥就是標靶治療藥物,能特別鎖定突變的bcr-abl蛋白。然而在許多情況下,需要治療的標的卻是正常的蛋白,我們希望調整其中某些細胞的活動,卻又不想波及其他細胞,這時科學家的理想自然是研發出分子小、又具備特殊屬性的藥物,可以聰明地鎖定特定的細胞,但這樣的技術並不容易,科學家得克服無數問題──因為一旦我們需要達到更精細的效果,分子結構往往越大越複雜,所需的藥物遞輸技術也就越高階。

微小的藥物分子影響的是目標蛋白的功能,而相較之下,核酸特殊的鹼基對結構使用的似乎是較為自然的方式,可藉由調整局部的基因表現,改變特定細胞中特定蛋白的合成形式。舉例來說,我們可以使用功能性蛋白的基因來矯正基因缺陷,而這就是基因療法的初始概念。除此之外,如果我們能控制個別基因的表現,應用這種技術,就能在生物體外研究細胞生物學。若能大幅抑制或徹底消除細胞中特定基因的表現,而又不會造成基因突變,科學家就能獲得前所未有的技術,細細研究細胞運作的過程。另外,若能控制基因表現的時間點,對於生物研究也是一個潛力十足的新契機。

要像這樣將生物學研究轉化成化學研究,對科學家而言,在想像力和實驗創意上都是很刺激的挑戰。目前這類尖端的實驗工具已經極其精密,科學家已經能破解殘基序列,合成多種聚合物,這些殘基包含核苷酸、胺基酸、碳水化合物,以及乙二醇等有機體單位,甚至是各種聚合物的結合體。我們可以使用正交共軛技術,將聚合體精密地結合在一起,也可以運用各種尖端的分析技術,了解這些成品的特色。

然而目前還有一個關於遞輸的問題懸而未決:核酸並不是微小的分子,而且具有多離子的負電荷,這樣的狀態和細小的藥物分子大相逕庭,所需要的遞輸技術自然不同。針對這點,病毒生物學是絕佳的研究途徑,可以用來精準控制基因,因為病毒可以勝任各種工作──既可以在不利的環境中維持穩定,又能在生物媒介中潛伏,然後找到理想的宿主細胞,將病毒核酸送進這些細胞中,再把它們基因表現的過程扭轉成對病毒發展有利的狀態。舉例來說,目前HIV治療技術的發展中,科學家便使用精密的工具,控制某類病毒來做為治療的媒介。

我們能不能改造自然的病毒,用以遞輸具有療效的核酸?儘管不少人擔心這樣做將造成預料之外的後果,但許多科學家都在研究這個問題。目前有一個機械學方面的問題仍待克服,那就是要將分子從外部的媒介傳遞到細胞表面,穿透細胞膜、細胞間質,最後到達細胞內的目標RNA或DNA,這技術非常不容易。此外,有時科學家的實驗目標還更進階,得從許多類似的細胞中,鎖定特定一小群目標細胞,然後取得這些細胞中特定的合成粒子,每一步都不容易,可謂挑戰重重。

--

 報導出處:Introduction to Gene Silencing and Delivery

責任編輯:Nita Hsu

人瀏覽過

發佈留言

發佈留言必須填寫的電子郵件地址不會公開。 必填欄位標示為 *

為了避免你是機器人,請在留言前回答以下問題: