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《Nature | 用于瞬时闭环康复的可注射组织假体》

  • 来源专题：战略生物资源
  • 编译者： 李康音
  • 发布时间：2023-11-05

  • 本文内容转载自“ CNS推送BioMed”微信公众号。原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/7yHvn3XxL5sj8VyLZAHH6w

    2023年11月1日，成均馆大学等机构的研究人员在Nature发表题为Injectable tissue prosthesis for instantaneous closed-loop rehabilitation的文章。

    软电活性水凝胶具有生理力学模量、低电阻、双向刺激和记录生物组织电生理信号的能力，是构建类组织假体材料的最佳选择。然而，到目前为止，用于此类假体的生物电子设备都是贴片型的，不能应用于粗糙、狭窄或深层组织表面。

    该研究提出了一种可注射的组织假体，在神经肌肉系统中具有瞬时双向电传导。柔软的可注射假体由具有独特的苯硼酸介导多重交联的生物相容性水凝胶组成，如不可逆但可自由重排的联苯键和可逆的配位键，通过原位交叉偶联形成导电金纳米颗粒。在大鼠严重肌肉损伤的早期阶段，通过注射这种假体材料成功实现了机器人闭环辅助康复，并在后期实现了组织加速修复。

  • 原文来源：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06628-x
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相关报告

  • 《Nature：静脉注射可显著提高结核疫苗的功效》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2020-01-05
    • 在全球范围内，尽管绝大多数人都接种了疫苗，但死于结核病的人数仍超过其他任何传染病。卡介苗（Bacille Calmette-Guérin, BCG）是唯一商业可用的人类结核病疫苗（TB疫苗），它是由减毒牛型结核杆菌悬浮液制成的活菌苗。卡介苗已有100多年的历史，是世界上使用最广泛的疫苗之一，但它的功效差异很大。 鉴于猴子极易感染结核杆菌（TB），在一项新的研究中，来自美国国家过敏与传染病研究所（NIAID）和匹兹堡大学医学院的研究人员以猴子作为研究对象，发现静脉注射TB疫苗可高度保护猴子免受结核杆菌感染，相比之下，作为现行标准的给送途径，将TB疫苗直接注射到皮肤中提供很小的保护作用。这一发现表明仅改变TB疫苗的给送方式就可能显著地增强它的保护能力。相关研究结果发表在2020年1月2日的Nature期刊上，论文标题为“Prevention of tuberculosis in macaques after intravenous BCG immunization”。 论文资深作者、匹兹堡大学医学院疫苗研究中心微生物学与分子遗传学教授JoAnne Flynn博士说，“效果是非常显著的。相比于标准的通过皮肤注射给送TB疫苗的猴子，我们发现在通过静脉注射给送TB疫苗的猴子的肺部中，细菌负担减少了10万倍，而且在10只接受静脉注射的猴子中，有9只猴子的肺部没有炎症。” 静脉注射TB疫苗的想法来自论文通讯作者、美国国家过敏与传染病研究所疫苗研究中心的Robert Seder博士的早期实验。Seder在动物和人类中均发现静脉注射疟疾疫苗更有效。 为了测试这种疫苗注射方法是否对TB有效，Flynn及其同事们测试了TB疫苗（即卡介苗）的几种给送途径和剂量。他们将一群猴子分为6组：未接种疫苗的猴子、通过皮肤注射给送标准疫苗剂量的猴子、通过皮肤注射给送更大疫苗剂量的猴子、通过皮肤注射和喷雾给送疫苗的猴子和通过静脉注射一次性给送更大疫苗剂量的猴子。6个月后，他们将这些猴子暴露于结核杆菌（TB）中并监测了它们的感染迹象。 所有接受标准疫苗剂量给送的猴子均具有持续的肺部炎症，而且它们肺部中的结核杆菌的平均数量仅比未接种疫苗的猴子少。通过皮肤注射给送更大疫苗剂量的猴子以及通过皮肤注射和喷雾给送疫苗的猴子在抵抗TB方面提供了类似的适度保护。另一方面，静脉注射疫苗提供了几乎完全的保护；这些接受静脉注射疫苗的猴子的肺部几乎没有结核杆菌，而且在这一组猴子中，仅有一只猴子出现了肺部炎症。 Flynn解释说，“静脉给送途径如此有效的原因是这种TB疫苗快速地通过血液到达肺部、淋巴结和脾脏，并在T细胞被杀死之前，让它们作好发动免疫攻击的准备。” Flynn及其研究团队在所有通过静脉注射给送疫苗的猴子的肺部中发现了卡介苗和活化的T细胞。在其他组的猴子中，肺组织中未能检测到卡介苗，而且T细胞反应相对较弱。接下来，他们计划测试较低剂量的静脉注射卡介苗是否可以提供相同水平的保护而且不会产生诸如暂时性肺部炎症之类的副作用。 但是在将这种方法用于人体之前，科学家们需要知道它不仅安全而且实用。静脉注射疫苗需要更多的技巧，并且有更高的感染风险。Flynn说，“我们离实现这项研究的转化潜力还有很长的路要走，但是我们最终希望在人类身上进行测试。”
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  • 《Cellino开发可扩展的、闭环的自体干细胞制造系统》
    • 来源专题：生物安全网络监测与评估
    • 编译者：yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间：2021-05-16
    • Cellino生物技术将激光和机器学习结合在一起，将自体干细胞治疗的制造从不一致的手工努力转变为可扩展的、高效的、闭环的现代过程。 Cellino Biotech首席执行官Nabiha Saklayen博士告诉BioSpace:“我们生活在三个不同学科的融合中——激光物理学、人工智能(AI)和干细胞生物学。”“我们是唯一一家采用这种聚合方法的公司，这种聚合使我们首次能够以可扩展的方式生产干细胞。” Cellino使用图像引导的机器学习来描述最高质量的干细胞。她解释说，这种方法比科学家通过直接观察选择细胞的传统方法得到的结果更加一致。 “然后我们使用人工智能驱动的激光系统，我们训练它识别出最好的细胞，并编辑掉不需要的细胞，”Saklayen说。“我们在细胞周围产生气泡，打开并溶解它们。激光非常精确……所以我们可以移除单个细胞。” 总之，这种一致性、选择性细胞移除和自动化的结合使该系统非常引人注目。 她补充说:“我们正在开发这种技术，使其以完全封闭的形式运行。” 这一进步降低了污染的风险，因为细胞容器无需在加工过程中多次打开。封闭制造也意味着不需要高级洁净室，从而降低制造成本。 Saklayen指出，制造平台仍处于完善阶段。 “到目前为止，我们已经训练了人工智能算法和制造激光编辑过程的自动化。我们今年的目标是证明我们的平台可以生产高质量的研究级干细胞，不需要人工操作。”她说。届时，“我们将成为世界上第一个展示全自动闭环过程，大规模生产自体诱导多能干细胞来源的细胞疗法的公司。” 用人工智能技术制造干细胞的想法本身就是融合的结果。 “我在哈佛大学完成了激光物理学博士学位，对生物问题也很感兴趣。我有机会与哈佛医学院和哈佛干细胞研究所的一些了不起的生物学家合作，”Saklayen说。“那是我第一次开始明白，拥有一种非常精确的细胞编辑方式可能会改变干细胞技术。我的合作者非常热情，并鼓励我进一步探索这个想法。” 在这种鼓励下，Saklayen与两位联合创始人共同创办了Cellino，并与再生医学领域的领导者进行了交流，以更好地理解他们所面临的挑战。 大多数组织都有一到两名科学家，他们在整个职业生涯中都在接受训练(以选择最理想的干细胞)，使用移液管手动刮除不需要的细胞。当它们准备用于临床生产时，科学家们会转移到一间干净的房间，手工制造10到20剂自体干细胞，”她叙述道。 在这种模式下，由于缺乏可扩展性，自体干细胞治疗的全球大规模试验几乎是不可能的。 采用多学科的方法来应对制造挑战，使Cellino的可伸缩、自动化解决方案成为可能。 “随着专家们开始(与其他领域以外的人)建立关系和合作，整个行业都有一个融合的主题。”因此，她说，“你建立了意想不到的解决方案。(必要的)技术可以被使用和合并。 “我们希望生活在一个可以从我们自己的干细胞和组织中提取疗法的世界，因为它们不需要免疫抑制，”Saklayen继续说。 为了实现这一目标，Cellino正在寻求与细胞治疗开发商的合作，以帮助整个行业在临床中快速推进项目。 在这个过程中，她说:“我们发现了非常有趣的细胞类型，它们非常适合自体应用——例如皮肤和头发——但还没有商业化，因为开发者担心制造挑战。”Cellino正在评估这些细胞类型中的一些，并寻找创造性的方法将它们引入再生医学领域。 上个月，该公司的第一篇同行评审论文发表在《当前协议》(Current Protocols)上。Saklayen说，这是对源自自体诱导多能干细胞(iPSCs)的细胞疗法的首次综述。结论是，诱导多能干细胞是发展自体细胞疗法的标准化起始材料，该疗法可以“用于治疗所有患者，而不仅仅是那些HLA单链库覆盖的患者……证明缓解了许多患有不可治愈的退化性疾病的患者。” 切利诺将是实现这一目标不可或缺的一部分。今年2月，该公司获得了1600万美元的种子融资。 这家位于马萨诸塞州剑桥市的年轻公司也在招聘。Saklayen正在寻找许多领域的优秀候选人，包括生物学、人工智能、监管事务和软件工程，以发展一个多样化的、多学科的干细胞生物学家、光学工程师、物理学家、自动化工程师和机器学习工程师的团队，以自动化未来的细胞治疗制造。
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