近日，国家纳米科学中心聂广军课题组联合北京大学高宁课题组，利用天然蛋白质复合物，研发出一种具有肿瘤靶向作用及肿瘤微环境响应性的天然蛋白质纳米机器，实现在ATP的驱动下可控释放输水性抗肿瘤药物。

该研究基于生物系统的天然蛋白质结构和功能，发展了具有精确制导、定点药物释放作用的纳米机器，为恶性肿瘤等疾病的治疗提供了新思路和无限潜能。

相关研究成果发表在《纳米通讯》上，该研究得到了国家自然科学基金委、科技部、中科院、北京市科委等的资助。

聂广军告诉《中国科学报》记者：“多药物由于疏水性较强，需要溶解到特定的媒介；它们进入人体后，较强的疏水性导致它们在血液里溶解度较低。这项研究针对疏水性抗肿瘤药物，可以增加药物溶解性，提升生物利用率，让药物有更好的治疗效果。”

他介绍道，该研究利用细菌体内的天然蛋白质—分子伴侣（GroEL）作为可携带疏水药物的纳米机器，应用于肿瘤治疗。分子伴侣通常在蛋白质合成过程中介导多肽分子正确装配。GroEL具有的双层笼状结构，能够为底物多肽分子提供一个疏水环境，并在多肽分子完成折叠后由ATP激发改变构象。蛋白构象的变化导致其内部由疏水微环境变成亲水性环境，进而主动释放底物，完成一个循环。

该研究基于天然蛋白质结构和功能特点，利用GroEL装载疏水药物多柔比星，通过响应肿瘤微环境中的高浓度ATP，实现肿瘤特异性的触发释放药物，杀伤肿瘤细胞。同时，纳米机器实现了药物的时空间精准可控释放。“一般情况下正常打针，相当于身体的细胞浸泡到含有药物的血液里。我们现在把药物放到纳米机器里，只有达到肿瘤部位才会释放。一方面降低了药物浓度，另一方面也会减少剂量。”聂广军说。

此外，该研究还意外发现GroEL能够与异常高表达于肿瘤细胞膜表面的网蛋白（plectin）分子特异性结合，赋予GroEL一定程度的肿瘤靶向性。研究表明，GroEL可携带疏水药物“多柔比星”富集于小鼠皮下胰腺癌组织中，可以充分释放药物并有效抑制肿瘤的生长