黑磷纳米“导弹” 抑制肿瘤细胞 深圳科学家研究

阅读客户端·深圳新闻网2021年8月8日（深圳商报记者袁思如）纳米医学在抗肿瘤领域被寄予厚望。然而，目前市场上的药物中，纳米材料只起到外壳的作用。他们能否上升为“核心药物”？ 8月5日，中科院深圳先进所李洪昌、于雪峰、李阳团队的合作研究成果发表在纳米技术领域的国际顶级期刊《Nature-Nanotechnology》上。

团队选择黑磷纳米材料作为研究对象。通过仔细的细胞生物学和分子生物学研究，发现纳米材料可以精确靶向细胞中的特定生物分子，获得独特的生物学效应。这样，提出了基于分子和细胞生物学机制的纳米精准分子靶向药物的概念，为纳米药物研发开辟了一条新途径。

一变二，二变四……人体内所有的细胞都是通过这样的分裂产生的。

哪些细胞应该分裂？分裂是从什么时候开始的？什么时候结束？分裂进行了多少次？在正常情况下，人体可以精确控制体内细胞，严格按照顺序分裂。

然而，当癌症发生时，少数细胞摆脱了这些规则的束缚，开始无休止地分裂，在不应该发生细胞增殖的地方产生大量簇，最终形成肿瘤。换言之，不受控制的细胞分裂是肿瘤不断增殖的重要原因，因此减缓甚至抑制其分裂被认为是最有效的肿瘤治疗策略之一。

研究小组发现，黑磷纳米材料可以影响细胞分裂的进程，并以此作为抑制肿瘤细胞增殖的机制。

作为一种由单一磷元素组成的新型纳米材料，黑磷具有独特的分子结构和界面特性。此前，该团队发现黑磷具有很高的生物活性和可生物降解的特性。在这项研究中，团队提出了“纳米磷疗法”的新概念，为未来开发基于黑磷的新型肿瘤治疗药物奠定了科学基础。

该团队首先使用低浓度黑磷纳米材料处理细胞，发现黑磷导致细胞周期在有丝分裂中停滞。随后，该团队深入探索了这一现象背后的机制，发现黑磷破坏了细胞有丝分裂的核心机器纺锤体的组装。这种机制最终被确定为黑磷引起细胞分裂停滞的直接原因。

“和生物体的其他生命过程一样，细胞分裂需要很多生物分子的参与，其中有一个非常关键的分子开关，叫做PLK1激酶，它的主要功能是控制纺锤体的组装和运行。 ”李鸿昌说。

进入细胞后，黑磷“伪装”为PLK1的底物，吸引大量PLK1蛋白与其结合，失去这些PLK1的活性，进一步造成PLK1的错误组装纺锤体，最后阻断细胞分裂的正常进程。在随后的动物实验中，研究团队利用小鼠模型进一步证实黑磷具有优异的抗肿瘤作用。

据悉，在本次研究中，该团队充分发挥了学科交叉的特点，成功地将“材料”与“生物学”进行了深度融合。例如，于雪峰课题组对黑磷纳米材料进行了6年的系统研究，建立了完整的黑磷基纳米材料制备及应用体系。在研究过程中，主要负责纳米黑磷的制备及性能研究。李鸿昌课题组精通细胞分裂机制和抗肿瘤药物研发，在研究中主导纳米黑磷的生物学机制研究。李阳课题组发挥“思想润滑”作用，为研究提供新思路。