科学家们已经开发出一种新的基因治疗技术，通过将人类细胞转化成大量充满遗传物质的微小纳米颗粒，这种颗粒具有逆转疾病进程的潜力。
虽然这项研究的目的是作为一个概念的证明，但这种实验疗法减缓了患有神经胶质瘤的老鼠的肿瘤生长，延长了它们的生存时间。神经胶质瘤约占人类恶性脑瘤的80%。
这项技术利用了外泌体，即细胞释放的充满液体的囊，作为与其他细胞交流的一种方式。
而液正在取得进展作为生物友好的载体治疗材料——因为有很多,他们不提示免疫反应,基因疗法的技巧是找到一个方法适合那些比较大的遗传指令在他们小小的身体,治疗效果。
这种新方法依赖于专利技术，可以促使捐献的人体细胞(如成人干细胞)吐出数百万个外泌体，这些外泌体经过收集和纯化后，作为含有药物的纳米载体发挥作用。当它们被注射到血液中时，它们确切地知道在身体的什么地方可以找到它们的目标——即使是在大脑里。
该研究的资深作者、俄亥俄州立大学化学与生物分子工程学名誉教授l·詹姆斯·李(L. James Lee)说:“把它们想象成圣诞礼物:礼物装在一个包装好的容器里，已经付了邮资，可以随时带走。”
它们是不断被给予的礼物，Lee指出:“这是大自然诱导的治疗性纳米颗粒。”
这项研究发表在12月16日的《自然生物医学工程》杂志上。
2017年，李博士和他的同事们宣布了一项名为“组织纳米转染”(TNT)的再生医学发现，掀起了轩然大波。这项技术使用一种基于纳米技术的芯片将生物物质直接输送到皮肤中，这一行为可以将成年细胞转化成任何类型的细胞，以便在患者体内进行治疗。
通过进一步研究TNT成功背后的机制，李实验室的科学家们发现外泌体是将再生物质输送到皮肤表层以下组织的秘密。
在这项研究中，这项技术被第一作者杨兆刚，前俄亥俄州立大学博士后研究员，现在德克萨斯大学西南医学中心，称为细胞纳米化。
科学家们将大约100万个捐献的细胞(比如从人体脂肪中提取的间充质细胞)放在一个纳米工程硅片上，并使用电刺激将合成的DNA注入捐献细胞。正如Lee所描述的，由于这种DNA强制喂食的结果，细胞需要将不需要的物质作为DNA转录信使RNA的一部分排出体外，并修复细胞膜上被戳出的洞。
李说:“他们一举两得:他们修复了细胞膜的渗漏，把垃圾倒出来。”“他们扔掉的垃圾袋就是外泌体。从细胞中排出的是我们的药物。”
电刺激产生的额外效果是，在细胞释放的大量外泌体中，治疗基因增加了数千倍，这表明该技术具有可扩展性，可以生产足够的纳米颗粒供人类使用。
当然，对于任何基因治疗来说，最重要的是知道需要传递什么基因来解决一个医学问题。在这项研究中，研究人员选择通过传递一种叫做PTEN的基因来测试神经胶质瘤的结果，PTEN是一种癌症抑制基因。PTEN的突变关闭了抑制作用，允许癌细胞不受抑制地生长。
对于俄亥俄州立大学聚合物生物医学设备纳米工程中心的创始人Lee来说，生产基因是比较容易的部分。强行输入供体细胞的合成DNA被复制到一个由信使RNA组成的新分子中，信使RNA包含产生特定蛋白质所需的指令。每一个含有信使RNA的外泌体泡都被转化成纳米颗粒，准备好运输，无需担心血脑屏障。
“这样做的好处是没有毒性，不会引发免疫反应，”同样是俄亥俄州立大学综合癌症中心(Ohio State’s Comprehensive Cancer Center)成员的李说。“外泌体几乎遍布全身，包括通过血脑屏障。大多数药物不能进入大脑。
“我们不希望外泌体跑到错误的地方。它们不仅被设定为杀死癌细胞，而且知道到哪里去寻找癌细胞。你不想杀好人。”
在小鼠身上进行的试验表明，与作为对照的物质相比，标记的外泌体更有可能进入脑瘤，并减缓其生长。
Lee说，由于外泌体可以安全地进入大脑，这种药物传递系统有望在未来应用于神经系统疾病，如阿尔茨海默病和帕金森病。
“希望有一天它能被用于医疗需求，”李说。“我们提供了方法。如果有人知道什么样的基因组合可以治愈某种疾病，但他们需要治疗，这里就是了。”
这项工作得到了国家科学基金会的支持;国家自然科学基金;国家心肺血液研究所;国家神经疾病和中风研究所;德克萨斯州癌症预防与研究所，美国脑瘤协会;还有国家癌症研究所。
俄亥俄州立大学的合著者史俊峰、孙景尧、王新梅、马一凡、马尔科奇、蒋志玲、郭广、范雅敏、保罗·贝尔塔尼、若泽·奥特罗和吴璐也参与了这项研究。
——文章发布于2019年12月16日
