科學家利用「鹽」來鹹死癌細胞
在飲食中添加「鹽」來調味，是稀鬆平常不過的事。但沒想到科學家也能利用鹽來對抗腫瘤，最近發表在期刊 Advanced Materials 的研究，科學家將鹽改造為特殊的「奈米粒子」，並使其困在癌細胞中，破壞細胞原本的離子平衡後，就能安全有效的殺死癌細胞。
文／楊朝傑
●顯然不是一般鹽水就能殺死癌細胞
細胞膜具有半透性，細胞膜內外的離子濃度差異，產生的滲透作用可使水分子移動來達到內外平衡，這對於維持細胞基本的生理作用相當重要。先複習一下國中生物，假設細胞在無鹽的蒸餾水中（低張溶液），水分子會不斷滲透進細胞，使細胞脹大或甚至脹破裂解。反過來看，當細胞在高濃度的鹽水中（高張溶液），水分子會不斷從細胞滲透到鹽水中，這會使得細胞萎縮變小。只有在細胞膜內外的滲透壓相等時（等張溶液），才能維持正常的細胞大小。日常生活中，使用鹽漬來讓食材脫水也是運用相同的原理。
那麼，只要通過改變癌細胞內外的離子濃度不就能輕易地殺死腫瘤了嗎？顯然你會眉頭一皺，認為案情並不單純。這個理論雖然簡單，但卻難以實現，因為細胞本身對於離子濃度有嚴格的調節機制；另一方面，鹽的主要成分氯化鈉有很好的水溶性，一旦遇到體液或血液會立即溶解，而氯化鈉溶液不會主動聚集在腫瘤部位，無法藉此提高癌細胞內部或外部的滲透壓。因此，一般鹽水並不具有殺死癌細胞的能力。接著來看科學家是怎麼解決這些難題呢？
●氯化鈉奈米粒子作為特洛伊木馬來殺死癌細胞
美國喬治亞大學（University of Georgia）的科學家，開發了一種氯化鈉奈米粒子（sodium chloride [NaCl] nanoparticles, SCNPs），假設採用特洛伊木馬的策略，將 SCNPs 送進癌細胞內就能破壞離子平衡，以達到殺死癌細胞的目的。研究首先驗證了 SCNPs 的特性，發現其能避開細胞離子通道的檢查，並藉由胞吞作用（endocytosis）進入細胞，SCNPs 在細胞內溶解並釋放出 Na+ 和 Cl- 離子。這些離子被困在細胞內部導致滲透壓增加，滲透壓劇烈變化將嚴重影響細胞的生理功能。為了避免 SCNPs 在細胞外就過早溶解，研究又在 SCNPs 的外部包覆了磷脂質（phospholipid），包覆後的粒子簡稱為 PSCNPs，其表現出一定的疏水性，能在水溶液中更好地分散，並延長了維持奈米粒子狀態的時間，但不會阻礙其在水中降解。
有趣的是，研究還發現 PSCNPs 對正常細胞的影響較小，推測可能是癌細胞快速增殖的特性，會加快對奈米粒子的攝取；此外，正常細胞內的 Na+ 離子比起癌細胞來得低，這使得正常細胞對 PSCNPs 更具扺抗力。科學家也運用了小鼠模型證明其理論，實驗組將 PSCNPs 注射到腫瘤中，而對照組的腫瘤則是注射等量的氯化鈉溶液，接著比較實驗組與對照組的腫瘤生長情況，結果發現經過 PSCNPs 治療的小鼠，在第 16 天可抑制 66% 的腫瘤生長，更重要的是，沒有跡象顯示 PSCNPs 會對小鼠的任何器官造成損傷。
●氯化鈉奈米粒子為腫瘤治療開創了新天地
研究的實驗也證明，PSCNPs 不僅能有效抑制原位實體腫瘤的生長，當造成癌細胞死亡破裂時，又會放出發炎相關的免疫反應訊號，並誘導癌細胞產生免疫性細胞死亡（immunogenic cell death），也就是會促使免疫系統對抗腫瘤，而可進一步抑制遠端腫瘤的生長。
總結來說，此研究開創了一種新穎的奈米粒子方法，可以改變癌細胞內的滲透壓並殺死它們。該機制也可應用於其他類型的電解質，例如氯化鉀或氯和鈣。然而，由於 PSCNPs 在水溶液中的半衰期相對較短，仍比較適合用於局部腫瘤消融而非全身性治療。PSCNPs 的獨特之處在於，氯化鈉的安全無虞，在治療後奈米顆粒被還原成鹽，可溶於體液與血液系統中，不會引起系統性或累積性毒性。科學家希望未來通過人體臨床試驗後，這項技術能廣泛應用於膀胱癌、前列腺癌、頭頸癌和肝癌等治療之中。
參考資料：
- Jiang W, et al. Adv Mater. 2019 Nov;31(46):e1904058. NaCl Nanoparticles as a Cancer Therapeutic.
- Tim Newman. 2020 Jan 16. Medical News Today. Using salt to fight cancer.