磁小體的生物合成及用于腫瘤靶向治療的研究進展

　　趨磁細菌(Magnetotactic bacteria，MTB)是一大類能沿著地磁場方向進行趨磁運動的細菌的總稱，不具有系統分類學上的意義。 這類細菌的特殊性在于能產生一種原核生物細胞器-磁小體(magnetosome)(具有 Fe3O4 納米磁核)。 這類生物來源的磁納米結構不僅純度高、磁性強、晶型獨特、粒度均一，而且具有良好的生物相容性及遺傳可控性。 當今化學合成的磁性納米藥物普遍存在易聚集、 生物相容性差及制備工藝復雜等難題； 趨磁細菌合成的磁小體因生物膜包被而具有更好的生物相容性，可用于腫瘤靶向磁熱療和藥物載體，還可能參與腫瘤微環境的免疫調控。 因其可以生物合成，具有遺傳可控性，因此磁小體有可能開發為性能優良的醫用納米磁性材料。

　　基于基因遺傳操作技術的磁小體理性改造或修飾的成功實踐，使得這種磁性納米顆粒的潛能愈顯昭彰。人們對磁小體生物合成基因簇的部分或完整獲取，對其合成模塊的遺傳修飾改造，對應用表達平臺的探索創新，必將隨著對磁小體代謝調控網絡的進一步了解而邁上新的臺階。

　　在這篇文章中，研究人員介紹了自然界中磁小體的產生菌-趨磁細菌、磁小體的結構、磁小體的生物合成等內容。其中磁小體用于磁熱療及調控腫瘤微環境中，研究人員指出，腫瘤細胞與正常組織細胞相比耐熱性較低，其耐受溫度一般在 42°C 以下。 而磁小體的弛豫損耗賦予了其在交變磁場中產熱的特性。 與化學合成的磁納米顆粒相比，生物合成的磁小體弛豫或磁滯能量損失較高，并因此產生更多的熱量。 其晶體穩定，生物相容性和遺傳可操作性高，在組織中成鏈或成環,不易團聚，在目標靶位可協同作用，可以持續對癌癥細胞造成強力殺傷，而不損害正常組織細胞。 因此,磁小體或可發展為一種新型的磁熱療手段用于癌癥治療。 為此，相關領域的研究者對其磁特性，如矯頑力、各向異性常數、生物組織分布、代謝途徑、產熱量、生物相容性等進行了探究。

　　隨著對趨磁細菌及磁小體生物合成調控網絡的逐步闡明，分子操作技術的日漸成熟，從分子水平上對趨磁細菌及磁小體進行精準操作，“量體裁衣”式地設計磁納米工具將成為可能。 這類極具潛力的納米工具將為未來精準醫療的發展添磚加瓦，并在應用過程中不斷完善和成熟。 此外，集磁學、礦物學、生物學于一體的特性也將極大促進其獲得新的突破和發展。

　　在腫瘤靶向治療方面，一些最新進展無疑將為磁小體應用于抗腫瘤治療提供更好的研究思路或支持。 磁小體的磁核是 Fe3O4，而最近有研究者發現一種 Fe3O4 納米磁性顆粒本身也具有抑制腫瘤的效果,它能激活腫瘤抑制的促炎性 M1 巨噬細胞的招募，促進功能極化，并由此而引發相關細胞凋亡途徑，如細胞凋亡途徑中的主要終末剪切酶 caspase-3 以及TNF-α 和 IL-10 等細胞因子的增加更加速了癌癥細胞的死亡。 所以，在當今對腫瘤微環境的調控成為研究熱點的情況下，磁小體本身以及磁產熱用于腫瘤靶向治療或將成為新的關注焦點。

　　不久前，研究人員發展了一種新型的藥物運載與釋放一體化的投遞體系，將為磁小體和趨磁細菌用作靶向藥物載體提供更堅實的支持。 利用無毒化的腫瘤靶向性定殖細菌攜帶抗癌藥物導入小鼠腫瘤組織中，在分子開關作用下，在腫瘤原位實現藥物的合成及釋放。 若能把磁小體島導入厭氧或微好氧的靶向定殖細菌中，一方面可有力增加對腫瘤的靶向性； 另一方面，除磁小體可通過熱療或免疫調控來實現原位腫瘤治療以外，無毒害的腫瘤靶向定殖菌本身具有對腫瘤微環境的免疫調控作用； 此時若再結合化療藥物的原位表達，則可建立一種多聯靶向治療的新策略，實現磁小體腫瘤靶向治療技術上的關鍵突破。

　　此外，最近發展的光熱效應[140]聯合免疫佐劑、腫瘤疫苗、免疫檢驗點抑制劑等的療法，或可與磁熱療法及磁小體靶向載體實現無縫結合，磁小體的應用將會得到進一步擴大。