一种结合基因疗法和磁铁的技术，有朝一日可能为治疗心血管疾病提供一种新工具，这种疾病每年危及数百万人的生命。研究人员已经生产出携带连接到治疗基因的磁性纳米粒子的细胞。研究人员利用外部磁铁引导这些细胞，用它们修复了小鼠受损的动脉 (ACS Nano 2015, DOI:10.1021/acsnano.5b04996)。
动脉阻塞会导致心脏病发作或中风。当动脉光滑的单细胞内膜（或内皮）因衰老或高胆固醇等疾病而受损时，就会发生阻塞，导致斑块开始在血管壁上生长。内皮细胞还产生一氧化氮，这对于扩张血管以使血液流动至关重要。没有内皮细胞的区域会收缩，血流量减少，从而导致更多的斑块沉积。医生可以通过手术切除斑块或疏通阻塞的血管，但即使是血管成形术等微创手术也会刮掉内皮细胞内膜，导致斑块再次形成。
为了恢复内皮细胞层，研究人员尝试将内皮细胞、细胞生长蛋白或编码合成一氧化氮酶的基因注入受损部位。但是，当细胞和分子被注射时，血流会将这些物质冲走。植入支架提供了另一种递送选择，但这需要手术。
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丹妮拉·温泽尔，波恩大学的生理学研究员，和她的同事们寻找一种新的方法，将注射的细胞引导到正确的位置并使其留在那里。首先，他们将编码绿色荧光蛋白和一氧化氮合成酶的基因包装在病毒载体中，病毒载体通常用于将遗传物质递送到细胞中。他们将载体连接到磁性二氧化硅-氧化铁纳米粒子，并将载体-纳米粒子组合加载到内皮细胞中。“细胞变得具有磁性，因此可以通过外部磁铁进行定位，”她说。
然后，研究人员将工程细胞注射到小鼠的颈动脉中，这些血管内的内皮细胞已被移除。在其中一半的动物中，他们在治疗部位放置了一块磁铁 30 分钟。两天后，暴露于磁铁的动物的动脉显示绿色荧光细胞附着在其内表面，覆盖了至少一半的圆周。在另一半动物中，血流已将引入的细胞冲出动脉并沉积在脑部。
对移除的颈动脉进行的等距力测量表明，经过磁力治疗的动脉能够收缩和扩张，而未经治疗的动脉则不能，这表明移植的细胞正在发挥其产生一氧化氮的作用。
温泽尔说，该团队的首要目标是改善术后愈合。但最终，该技术可用于预防性地减少斑块积聚，或用于那些有患冠心病风险的人。但在该技术进入临床之前，研究人员需要在更大的动物身上对其进行测试，并设计更好、更强的磁体组件以供人类使用。
费城儿童医院的心脏病学研究员迈克尔·乔尼说：“功能性内皮的缓慢且常常不完全的恢复是与血管成形术相关的一个重要问题。” 这项新的研究表明“细胞和基因疗法的巧妙结合”。
本文经《化学与工程新闻》(Chemical & Engineering News)（© 美国化学学会）许可转载。 该文章于 2016 年 1 月 22 日首次发表。