一項全新的基因治療技術(shù)于2019年12月16日在“自然生物醫(yī)學(xué)工程”雜志上發(fā)表?？茖W(xué)家們利用人類細胞的潛力，生產(chǎn)出含有編輯基因的生物納米粒子，以便他們能夠?qū)⒂幸娴幕虿迦氲皆馐芨鞣N疾病過程的人中。

證明概念的研究不僅僅證明了這是一個好主意：在被誘導(dǎo)發(fā)展為腦瘤的小鼠中，這種療法減緩了腫瘤的生長速度，并使它們能夠活得更長。當我們記得膠質(zhì)瘤在人類10個腦瘤中占8個時，這一發(fā)現(xiàn)就變得更加重要了。

從事這項研究的科學(xué)家們利用了稱為外顯子的細胞器。這些是微小的氣泡，以膜為界，并由細胞釋放，以攜帶信號分子到其他細胞。這些自然發(fā)生的膜囊，或小泡，是生物兼容的，以及能夠攜帶有效載荷周圍的身體。它們不會引起免疫反應(yīng)，因為它們是宿主自身身體的一部分。此外，每個細胞中都有很多外顯子。

科學(xué)家們面臨的挑戰(zhàn)是在納米大小的外體中壓縮所需的遺傳數(shù)據(jù)。要想有效，遺傳密碼的大小必須相當大。在本工作中得出的解決方案是利用人類細胞來制造非常大規(guī)模的外體。然后，研究人員豐富了產(chǎn)生的溶液，以收集數(shù)百萬外顯子并凈化它們。然后這些藥物被作為藥物載體使用。

外體有一個獨特的優(yōu)勢-一旦他們被注射到血液循環(huán)中，他們就會前往合適的地點釋放他們的負荷，而不會動搖。它們甚至可以跨越血腦屏障，而不必高濃度存在，不像其他粒子。

研究人員詹姆斯·李（JamesLee）將攜帶藥物的外體描述為“圣誕禮物：禮物在一個包裝好的容器里，郵資已經(jīng)支付并準備好了。”他稱這是一種“自然母親誘導(dǎo)的治療納米粒子”，他說，他們繼續(xù)給予。

正是在2017年，Lee和他當時的團隊發(fā)現(xiàn)了一種新的技術(shù)來幫助將成人細胞轉(zhuǎn)化為能夠治療患者體內(nèi)疾病的任何必需的細胞類型。這種叫做組織納米轉(zhuǎn)染的新方法具有促進再生醫(yī)學(xué)的潛力。在這里，他們使用了一個芯片，該芯片使用納米技術(shù)將其生物分子的貨物直接卸載到表層中，以刺激皮膚細胞在需要時分化為其他類型的細胞。

研究人員進一步發(fā)現(xiàn)，組織納米轉(zhuǎn)染通過外顯子起作用-這些載體將再生刺激輸送到皮膚表面深處的細胞中。

在目前的研究中，他們調(diào)整了這一點，以開發(fā)一種新的技術(shù)，他們稱之為細胞納米穿孔。

在這里，他們把從人體組織中捐贈的大約100萬個細胞，如從人體脂肪中提取的間充質(zhì)細胞，放在一種納米尺度的特殊改性硅芯片上。然后，他們利用電場將人工修飾的DNA強制進入細胞。在這種用DNA“強制喂食”的影響中，細胞必須驅(qū)逐從合成DNA轉(zhuǎn)錄的不必要的信使RNA，并修復(fù)因強行進入DNA而產(chǎn)生的洞。

為了做到這一點，細胞使用外顯子來包裝垃圾，并恢復(fù)膜的完整性。通過這樣做，他們釋放出含有由人工DNA編碼的藥物（m RNA）的外體。因此，研究人員通過轉(zhuǎn)錄他們引入的新DNA，迫使人體自身的細胞從頭產(chǎn)生含有所需治療劑的納米粒子。

利用電刺激合成DNA的進入還有另一個優(yōu)勢-它將治療基因的數(shù)量提高了3個數(shù)量級，因為細胞釋放出大量的外體。這標志著模型的可伸縮性達到了足以在人體中產(chǎn)生魯棒效應(yīng)的水平。

選擇合適的基因來修復(fù)任何遺傳問題是這一過程中的關(guān)鍵一步。在這里，研究人員測試了PT EN基因?qū)δz質(zhì)瘤的影響。這是一種抑制癌變的基因。如果受到抑制性或非功能性突變的影響，它允許癌細胞不受控制的生長。

為了將這種物質(zhì)喂給膠質(zhì)瘤細胞，研究人員精確地復(fù)制了這種基因，然后引入了人造DNA。這是由細胞轉(zhuǎn)錄成一個mRNA分子，告訴細胞如何制造某種蛋白質(zhì)。這些細胞作為修復(fù)和清理過程的一部分產(chǎn)生的外體含有這種mRNA，并且可以很容易地跨越血腦屏障，在所需的部位-大腦-傳遞治療基因。

這種治療的優(yōu)點是明顯的：外體是無毒的，非免疫的。它們可以在體內(nèi)自由旅行，跨越幾乎每一道屏障，包括血腦屏障——這可以阻止大多數(shù)藥物。此外，它們被編程為針對正確的點，這樣它們就不會無意中殺死正常細胞。

進一步的試驗表明，與其他用作對照的分子相比，大部分外顯體可能最終進入腦腫瘤并抑制腫瘤細胞生長。這意味著除了腦腫瘤外，這種療法還可以在阿爾茨海默病和帕金森病等疾病中傳遞修復(fù)基因。