俄亥俄州哥伦布市-科学家们开发了一种新的基因疗法技术，将人类细胞转变为大量纳米颗粒的大量生产者，这些纳米颗粒充满了可能逆转疾病过程的遗传物质。
尽管该研究旨在作为概念的证明，但实验性疗法减缓了神经胶质瘤小鼠的肿瘤生长并延长了其存活，神经胶质瘤小鼠约占人类恶性脑瘤的80%。
该技术利用细胞释放的外来体，充满液体的囊作为与其他细胞进行通讯的方式。
尽管外来体作为治疗材料的生物学友好载体而逐渐普及-因为它们很多，而且它们不会引起免疫反应-基因治疗的窍门是找到一种方法，使这些相对较大的遗传指令适合它们的微小体内具有一定的治疗效果。
这种新方法依赖于专利技术，该技术能够促使捐赠的人类细胞(例如成年干细胞)吐出数百万个外泌体，这些外泌体在被收集和纯化后可用作含有药物的纳米载体。将它们注射到血液中后，他们确切地知道在体内什么地方找到目标-即使目标在大脑中也是如此。
俄亥俄州立大学化学与生物分子工程名誉教授L. James Lee说：“把它们当作圣诞节礼物一样：礼物放在一个包装好的容器中，该容器已付邮资，可以随时使用。”
Lee指出，它们是不断馈赠的礼物：“这是大自然引起的治疗性纳米粒子。”
该研究今天(12月16日)发表在《自然生物医学工程》杂志上。
在2017年，Lee和他的同事掀起了一股有关再生医学的新闻，该发现被称为组织纳米转染(TNT)。该技术使用基于纳米技术的芯片将生物货物直接输送到皮肤中，这种作用将成年细胞转化为任何感兴趣的细胞类型，以便在患者自身体内进行治疗。
通过进一步研究TNT成功背后的机制，李实验室的科学家发现，外泌体是将再生物质输送到皮肤表面以下组织的秘密。
该技术在这项研究中被改编为技术的第一作者杨兆刚，他现在是德克萨斯州西南医学中心的前俄亥俄州立大学博士后研究员，被称为细胞纳米穿孔。
科学家在纳米工程硅片上放置了大约一百万个捐赠的细胞(例如从人脂肪中收集的间充质细胞)，并利用电刺激将合成的DNA注入供体细胞中。正如Lee所描述的，这种DNA强制喂养的结果是，细胞需要排出不需要的物质，作为DNA转录的信使RNA的一部分，并修复已经戳破其膜的孔。
李说：“他们用一块石头杀死了两只鸟：它们将泄漏物固定在细胞膜上，并将垃圾倾倒出去。”“他们扔出的垃圾袋是外来体。从细胞中排出的是我们的毒品。”
电刺激在细胞释放的大量外泌体中具有治疗基因增加一千倍的额外效果，这表明该技术具有可扩展性，可以生产足够的纳米颗粒用于人体。
当然，对于任何基因治疗来说，必不可少的是知道需要传递哪些基因来解决医学问题。对于这项工作，研究人员选择通过传递一种称为PTEN(一种癌症抑制基因)的基因来测试神经胶质瘤脑肿瘤的结果。关闭抑制作用的PTEN突变可使癌细胞不受控制地生长。
对于俄亥俄州立大学高分子生物医学设备的负担得起的纳米工程中心的创始人李来说，生产基因是最容易的部分。强制馈送到供体细胞的合成DNA被复制到由信使RNA组成的新分子中，其中包含产生特定蛋白质所需的说明。每个包含信使RNA的囊泡都被转化为可运输的纳米颗粒，而无需担心血脑屏障。
俄亥俄州立大学综合癌症中心的成员李说：“这样做的好处是没有毒性，也没有激发免疫反应的能力。”“外来体几乎遍及人体的任何地方，包括通过血脑屏障。大多数药物无法进入大脑。
“我们不希望外泌体到达错误的地方。它们不仅被编程用来杀死癌细胞，而且知道去哪里找到癌细胞。您不想杀死好家伙。”
在小鼠中进行的测试表明，与用作对照的物质相比，标记的外泌体更可能传播到脑肿瘤并减慢其生长。
李说，由于外泌体可以安全地进入大脑，这种药物输送系统有望在神经系统疾病如阿尔茨海默氏病和帕金森氏病中得到进一步应用。
李说：“希望这一天可以用于医疗需求。”“我们提供了这种方法。如果有人知道哪种基因组合可以治愈某种疾病，但他们需要治疗，那就是。”
