如何劫持细胞

通过挤压细胞来控制细胞

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如果我们能够以某种方式让自己的细胞听从我们的指令,它们可能会制造胰岛素、攻击肿瘤并做其他有益的事情。但劫持细胞并非易事。目前的方法需要用病毒穿透细胞壁,这往往会造成永久性损伤。

2009 年,麻省理工学院的研究人员意外地解决了这个问题。研究人员正在尝试一种使用微观水枪将大分子和纳米材料植入细胞的方法。主要地,他们试图将物质送入细胞内部——这些物质可能会在保持细胞活性的同时改变细胞的行为。化学工程师阿蒙·沙雷 (Armon Sharei) 注意到,一些被水枪射击的细胞会短暂变形,当它们变形时,物质会进入细胞内部。“事实证明,如果你足够快地使细胞变形,你可以暂时破坏它的膜,”沙雷说。然而,水枪是一种过于粗糙的工具。他们需要一种更温和的挤压细胞的方法。

沙雷在微流体领域创始人克拉夫斯·F·詹森 (Klavs F. Jensen) 和生物技术先驱罗伯特·S·兰格 (Robert S. Langer) 的指导下工作,开发了一种硅和玻璃微芯片,该芯片蚀刻有细胞流过的通道。通道逐渐变窄,直到间隙逐渐缩小到比细胞本身更小的空间。被挤压的细胞是柔软的,它们强行通过。在这个过程中,细胞膜上形成临时的孔洞。这些孔洞很小,但足够宽,可以容纳各种改变行为的试剂,包括蛋白质、核酸和碳纳米管。该技术甚至适用于干细胞和免疫细胞,这些细胞过于敏感,无法使用以前的方法进行操作。“这种方法可以应用于如此多的细胞,这让我们感到惊讶,”沙雷说。


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自最初的发现以来,该小组已经开发了 16 种不同的芯片,这些芯片带有旨在挤压不同细胞的通道阵列。更多的芯片即将问世,该设备已经可以每秒处理 50 万个细胞,并且还在继续变得更快、更高效。该小组成立了一家公司来将这项技术商业化——名为 SQZ Biotech——法国、德国、荷兰和英国的科学家很快将使用其产品。

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