将细胞转化或“重新编程”为其他类型的能力,提高了人们对再生受损肢体和器官的希望。但是,现有方法风险高或效率低下,并且仅在实验动物身上进行过尝试。然而,一项新技术可能会克服这些限制。研究人员已经使用它来修复受伤的小鼠腿部,并声称该技术足够安全,可以在人体中进行测试。
细胞通常使用DNA、RNA和蛋白质的混合物进行重新编程。最常用的方法是使用病毒作为递送载体——尽管它们会感染非目标细胞、引发免疫反应甚至使细胞癌变。另一种替代方法称为批量电穿孔,它将整个细胞暴露于电场中,电场会在细胞膜上戳孔,让遗传物质和蛋白质进入。然而,这种方法会使细胞受到压力或死亡,并且只有一小部分转化为所需的细胞类型。
组织纳米转染在十月份发表在《自然·纳米技术》杂志上的一项研究中进行了描述,它涉及一种芯片,该芯片包含微小通道阵列,可将电场应用于单个细胞。“与扰乱整个细胞的传统方法相比,您仅影响细胞表面的一个小区域,”该研究的共同作者、俄亥俄州立大学化学和生物分子工程师L·詹姆斯·李说。“本质上,我们创建了一个微小的孔并将DNA直接注入细胞,因此我们可以控制剂量。”
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俄亥俄州立大学的生理学家钱丹·森和他的同事们开发了一种基因混合物,可以快速将皮肤细胞转化为内皮细胞——血管的主要成分。然后,他们对动脉被切断而导致血液供应中断的小鼠腿部使用了该技术。新的血管形成,血流量增加,三周后,腿部完全愈合。
此外,转化的细胞似乎在外泌体(EV)中分泌重新编程物质,这些物质靶向更深层的组织。给小鼠注射从其他经过治疗的小鼠皮肤中收获的EV,与使用芯片本身一样有效。研究人员还将小鼠的皮肤细胞转化为神经元样细胞,并将它们移植到中风受损的小鼠大脑中,从而改善了动物的精神功能。“作为原理验证,这种[方法]非常好,”德国美因茨约翰内斯·古腾堡大学的神经生物学家贝内迪克特·伯宁格说,他没有参与这项研究。“一个很大的问题是:我们能否让[EV]仅转化特定细胞?”
该团队希望在一年内开始人体试验。“考虑到可以做的事情,”森说,“这可能是变革性的。”