新纳米芯片可对体内细胞进行重新编程进而执行不同功能

2021年11月30日 15:43 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

由印第安纳大学(IU)医学院的Chandan Sen领导的一个研究小组近期正在将一个新纳米芯片设备从原型阶段移出。据悉,该设备可以将体内的皮肤细胞重新编程,成为新的血管和神经细胞。

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在过去20年中,更令人瞩目的医学发展之一是能将特化的成人细胞并还原成胚胎组织中的那种非特化干细胞。这些干细胞具有巨大的治疗潜力,因为它们随后可以被诱导生长为各种细胞、组织和(最终)器官且跟患者完全相容,另外还能消除掉组织排斥或寻找捐赠者的问题。

然而不幸的是,这样做需要复杂的实验室程序,并且跟许多替代方案一样,这会引起某些风险,包括产生癌细胞。相反,我们需要一个更简单的系统,这不需要干细胞变态所需的精心步骤。

IU的方法是放弃实验室,转而利用一种称为组织纳米转染的技术来将人体变成自己的细胞程序员。这使用了一个硅纳米芯片,该芯片已被印刷成包括以微针阵列为终点的通道。芯片的顶部是一个长方形的货物容器,里面装有特定的基因。

在聚焦电荷的推动下,这些基因被引入到活体组织的所需深度并改变细胞,进而将该位置转化为一个小小的生物反应器,该反应器则可以将细胞重新编程为不同种类的细胞或多细胞结构如血管或神经,而这一切无需复杂的实验室技术或危险的病毒转移系统。一旦生产出来,这些细胞和组织可以帮助修复局部或身体其他部位的损伤,包括大脑。

来自印第安纳州再生医学和工程中心主任Sen表示:“这种小型硅芯片实现了纳米技术,它可以改变活体部分的功能。如如果某人的血管因为交通事故而受损,他们需要血液供应,我们不能再依靠原有的血管,因为那已经被压碎了,但我们可以将皮肤组织转化为血管,拯救处于危险中的肢体。”

这项技术已经开发了5年多,IU团队现在正专注于超越原型设计从而使纳米芯片成为可用于临床的实际问题。这包括确保明年获得美FDA的批准,这将为人们的临床研究开辟潜力。民用和军用医学的潜在应用则包括修复中风造成的脑损伤或逆转糖尿病造成的神经损伤。

“这是关于芯片的工程和制造,”Sen说道,“芯片的纳米制造过程通常需要五到六天,在这份报告的帮助下,任何熟练的人都可以实现。”

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