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中国科学家成功建立了对抗癌细胞的“直接攻击”通道

2021-09-14 17:32:00 来源:中国青年报

如果把细胞比作生产生物分子的工厂,外来体就是携带这些分子的载体。它们可以直接进入受体细胞,释放携带的物质,进而影响受体细胞。近年来,外泌体被用于探索治疗人类疾病的药物分子递送载体,显示出巨大的药物研发潜力。

前不久,中国科学院深圳先进技术研究院杨辉研究员带领团队研发了一种纳米流控芯片技术,实现了外泌体药物载体的高通量制备,并通过实验验证了新型外泌体药物载体的抗肿瘤效果。这一成果于9月2日作为封面文章发表在国际学术期刊《Small》上。

据杨辉介绍,外泌体的直径约为30-200纳米。外泌体作为细胞间物质的天然载体,可以分泌到细胞外空间或体液中,通过生物分子的转移和传递,实现细胞间的通讯。

杨辉说,将外源物质加载到外泌体中的传统方法有电穿孔等,但这种方法存在加载效率低、外泌体的完整性和功能性容易被破坏等缺点,使得外泌体在生物医学应用中面临巨大挑战。

基于此,杨辉团队提出了一种高通量芯片“Exosome Nanoperforator”,可以将多种外源物质加载到外泌体中,获得大量含有药物的无创外泌体样本。

该成果论文第一作者、中国科学院深圳先进技术研究院博士生郝锐表示,借助纳米流体芯片技术,可以高度控制外泌体药物载体的制备条件。

据他介绍,研究团队制作了结构精密的纳米级通道,实现了3万个模块的并行工作,可以大大提高工作效率。借助纳米通道,研究团队对外泌体进行机械挤压和流体剪切,在外泌体膜表面产生暂时存在但不破坏生物膜结构的纳米孔,从而促进外源分子从周围溶液进入外泌体,实现了外泌体药物载体的无创制备。

为了进一步验证“外泌体纳米清道夫”的有效性,研究团队选择阿霉素作为验证对象。阿霉素作为一类抗生素,常被用作胶质瘤、恶性淋巴瘤、乳腺癌和肺癌等多种癌症的治疗药物。

最后,研究团队证实“外泌体纳米穿孔器”可以高效地将其加载到外泌体中,载药外泌体可以将阿霉素转运到肺癌细胞和肿瘤球,诱导癌细胞死亡,抑制肿瘤球生长。

“研究结果表明,我们研发的纳米流体芯片保证了含有药物的外泌体的活性,同时建立了针对癌细胞、肿瘤细胞等的‘直接攻击通道’。并释放所含药物而不产生免疫反应,这是外泌体临床应用的重要前提。”杨辉说。

目前,研究团队正在努力使这种纳米流体系统的生产标准化。杨辉介绍,未来,基于纳米流控芯片技术的外泌体载药新策略有望发展成为基于平台的工具,将不同的具有生物学意义和临床治疗效果的外源性物质加载到外泌体中,在无细胞治疗方法的生物研发中得到更多应用。

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