Only Perception: 成大「奈米剪」減低化療抗藥性

2010-11-06

成大「奈米剪」減低化療抗藥性

◆ 成大「奈米剪」減低化療抗藥性

【聯合報╱記者邵心杰／台南報導】2010.11.06

癌症患者化療時，抗藥性困擾可望解決。

成功大學醫學中心口腔醫學研究所長謝達斌領軍研究團隊，開發全球首創的「人造標靶性光激發奈米剪技術（ATLANS）」，利用光子結合「奈米剪刀」進行精密基因外科手術，在培養的癌細胞中，可以關閉抗藥基因，以降低抗藥性；現在已進行到前臨床實驗階段，經培養的癌細胞用在白老鼠動物實驗，已成功地對3種抗藥基因發揮成效。

長久以來這項研究成果9月份已在生醫材料領域排名第一的國際知名期刊「生物材料」發表，並著手專利。

ATLANS是利用奈米粒子上的特殊寡核酸作導向裝置，以找到特定的基因對象，同時精準執行基因切割的化學結構，不能到處亂切，切割過程彷如分子層次的剪刀，因而稱為「奈米剪刀」。

團隊亦研發出「基因橡皮擦」光學系統，其功能就像把寫錯的文字擦掉，利用ATLANS的技術進入細胞裡找到標靶基因，再以光動力切割分子在預設基因密碼位置切割雙股DNA。

他強調，目前「基因橡皮擦」系統為藍光波段，未來將發展第二代對人體的穿透度更好的近紅外波，以利深部組織進行基因剪輯。

成大臨床試驗中心主任蘇五洲表示，癌症都是基因產生變化而來，ATLANS應用在癌症治療上，將先以晚期患者為主，未來是否能在早期就進入人體內改造錯誤基因，還需要更多努力。

謝達斌是成大奈米國家型學研計畫團隊總主持人，成員包括蘇五洲醫師、成大化學系教授葉晨聖、成大電資學院長曾永華、清大化學系教授胡紀如及國家衛生研究院張俊彥所長等。

◆ 奈米科技與生醫光電共舞成大開發人造標靶性光激發奈米剪技術全球首創
http://news.secr.ncku.edu.tw/files/14-1054-71670,r81-1.php

【台南訊】由國立成功大學醫學中心口腔醫學部主治醫師暨口腔醫學研究所所長謝達斌醫師領軍的奈米國家型學研計畫團隊完成全球首創之「人造標靶性光激發奈米剪技術（Artificial Targeting Light Activated Nano Scissor,簡稱ATLANS）」，利用光子結合「奈米剪刀」進行精密基因外科手術。此一研究成果已被生醫材料領域排名第一的國際知名期刊「生物材料（Biomaterials）」接受發表，並已進行專利佈局，希望盡快能造福國人及全球患者。

「人造標靶性光激發奈米剪技術（ATLANS）」能針對設定的核酸序列進行雙股DNA切割，它雖然類似自然界中的限制脢酵素功能，卻是完全以人工合成的奈米材料來進行切割，不僅能利用特定波長的光子激發切割活性，且有更長、更自由的辨識密碼設計彈性，未來在生物技術應用上將有無窮潛力。此外，該團隊更成功的利用ATLANS結合光學系統在培養的癌細胞中關閉特定的抗藥基因，對未來癌症基因治療上具有極創新的啓發。

成大校長賴明詔院士主持ATLANS成果發表記者會時指出，要在細胞的基因上進行改變，治療多種疾病在技術上有許多困難，過去我們雖然可以藉由病毒或藥物進到細胞中將基因破壞掉，但並沒辦法好好控制它。而謝達斌教授團隊所研究出來的ATLANS成果，是個非常有創意的方法，能夠針對細胞裡面有變化的基因作改變，可說是臨床研究技術上一個非常重要的突破。

成大口腔醫學科暨研究所教授謝達斌醫師指出，許多人類的疾病如癌症或是先天性的遺傳疾病，都肇因於基因的變異，過去醫師對於這些基因疾病能幫助的往往很有限，而「人造標靶性光激發奈米剪技術（ATLANS）」特別重要的價值之一就在於能找到細胞核裡特定的錯誤基因，進而利用光學控制進行精確的基因切割，達到治療的效果。

謝達斌醫師強調，「人造標靶性光激發奈米剪技術（ATLANS）」是一個創新的方法，也是首次利用奈米粒子整合基因切割動作。他進一步分析，此種技術利用奈米粒子上的特殊寡核酸作導向裝置找到特定的基因對象，同時，利用奈米粒子保護其結構在到達細胞甚至到細胞核的過程中，不至於提早被身體的系統瓦解掉。再者，奈米粒子可控制切割動作，使正確基因被標定時ATLANS才被激活。此外，執行基因切割的化學結構必須要被很精確的控制，不能到處亂切造成更大的困擾，而切割過程彷如分子層次的剪刀，因而稱為「奈米剪刀」。

配合「奈米剪刀」技術，謝達斌醫師團隊成功研發出「基因橡皮擦（GeneErasor）」光學系統，其功能就像把寫錯的文字擦掉，利用ATLANS的技術進入細胞核裡找到標靶基因，並利用光動力切割分子在預設基因密碼位置上進行雙股DNA的切割。目前「基因橡皮擦」系統為藍光波段，未來將發展第二代對人體的穿透度更好的近紅外波段，以利深部組織進行基因剪輯。

成大臨床試驗中心主任蘇五洲醫師強調，癌症都是由於基因產生變化而來，以目前來說，並沒有很好的治療方法能夠直接攻擊到基因，目前有許多著名的標靶治療也無法針對基因作改變。「人造標靶性光激發奈米剪技術（ATLANS）」應用在癌症治療上，將先以晚期患者的治療為主要標竿，未來是否能在早期就進入人體內改造錯誤的基因還需要更多努力。

跨領域轉譯醫學研究已成為全球趨勢，謝達斌教授領軍的奈米國家型學研計畫團隊的創新研究，充分發揮跨校、跨領域臨床導向研究的優勢，垂直整合奈米技術、光電工程與臨床醫學，並水平整合有機化學、奈米合成、基因體醫學以及分子動力學等不同領域的學者專家，在國家科學發展委員會奈米國家型計畫的長期支持下，努力不懈，屢屢締造佳績。

謝達斌教授認為，跨領域轉譯醫學絕對不是單靠一個人就可以做到的，而是一個團隊合作的成果。他強調，成功大學正好提供了完整的跨領域環境，因為成大擁有校區比鄰的醫院、醫學院、電資學院、工學院、理學院等九大學院，是國內唯一有國家級醫學中心又有九大學院一體（校區）的國立綜合型大學。賴校長提倡的跨領域合作已成為成大的校園文化，透過校園中的人文雅座提供跨領域腦力激盪創新構想的空間。尤其在醫學領域，更能透過國家級的臨床試驗中心，提供由基礎科學、工程設計與臨床試驗的垂直整合，而規劃中的台灣生醫卓越群力中心（the Center for Biomedical Excellent and Synergy in Taiwan, 簡稱 BEST Center）更能與國內外生醫產業密切合作，加速臨床轉譯研發，造福未來的病患。

成大醫學院口腔醫學科暨研究所教授謝達斌醫師目前負責整合醫學中心跨領域性微觀醫學先進科技轉譯研究群（Small Medicine and Advanced Research Translation Group, 簡稱 SMART Group），也是成大奈米國家型學研計畫團隊總主持人，成員包括成大臨床試驗中心蘇五洲主任、成大化學系葉晨聖教授、成大電資學院曾永華院長、清大化學系胡紀如教授以及國家衛生研究院張俊彥所長等。並由謝所長與蘇主任共同指導之成大基礎醫學研究所博士生蔡宗霖、口腔醫學研究所碩士生李宗儒等同學在國內完成癌細胞層次的驗證。該團隊更透過與美國貝勒大學冷凍電鏡中心趙華院士的合作，進行ATLANS的超微結構解析，並藉由結構生物學工具進行新一代 ATLANS-2的開發，以及非線性光學系統的「基因橡皮擦–3D」設計，不久將來，可望有更突破性的發展。

※ 相關報導：

＊ The down regulation of target genes by photo activated DNA nanoscissors
http://dx.doi.org/10.1016/j.biomaterials.2010.04.058

Tsung-Lin Tsai, Dar-Bin Shieh, Chen-Sheng Yeh, Yonhua Tzeng,
Khant Htet, Kao-Shu Chuang, Jih Ru Hwu, Wu-Chou Su
Biomaterials, Volume 31, Issue 25, Pages 6545-6554
September 2010
doi: 10.1016/j.biomaterials.2010.04.058