研究人員推出HOBIT裝置，可在動(dòng)物模型中實(shí)現(xiàn)體內(nèi)持續(xù)數(shù)周的藥物生產(chǎn)。

植入式給藥方式可能即將迎來巨大變革。患者未來或許無需每日服藥或注射，而是依靠在體內(nèi)產(chǎn)生藥物的微型裝置。

一個(gè)由美國領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的新型生物混合系統(tǒng)，正將這一概念推向現(xiàn)實(shí)。由西北大學(xué)科學(xué)家聯(lián)合領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一種植入物，其中容納了能夠同時(shí)產(chǎn)生多種療法的工程化細(xì)胞。

早期的動(dòng)物試驗(yàn)表明，該裝置可以持續(xù)數(shù)周穩(wěn)定給藥，同時(shí)保持細(xì)胞的活性和功能。

氧氣是細(xì)胞存活的關(guān)鍵

這項(xiàng)突破的核心是一個(gè)名為HOBIT的系統(tǒng)，即"用于植入治療的混合供氧生物電子系統(tǒng)"。

該裝置將活細(xì)胞與內(nèi)部產(chǎn)生氧氣的電子元件相結(jié)合。

這種氧氣供應(yīng)解決了該領(lǐng)域長期存在的一個(gè)難題。當(dāng)治療性細(xì)胞在植入物內(nèi)聚集時(shí)，它們會(huì)爭奪氧氣，并常常迅速死亡。這限制了藥物的輸出量和治療持續(xù)時(shí)間。

HOBIT通過在植入物內(nèi)部直接產(chǎn)生氧氣來應(yīng)對這一限制。該系統(tǒng)利用電化學(xué)反應(yīng)分解附近的水分子，確保穩(wěn)定的局部氧氣供應(yīng)。

負(fù)責(zé)裝置開發(fā)的西北大學(xué)喬納森·里夫奈表示："這項(xiàng)工作凸顯了全集成生物混合平臺在疾病治療方面的巨大潛力。傳統(tǒng)的生物藥物通常具有差異很大的半衰期，因此維持多種療法的穩(wěn)定水平可能頗具挑戰(zhàn)性。"

他表示，持續(xù)生產(chǎn)改變了療法在體內(nèi)的作用方式。"由于我們植入的'細(xì)胞工廠'持續(xù)生產(chǎn)這些生物制劑，通過我們的供氧技術(shù)維持細(xì)胞存活，使我們能夠同時(shí)維持多種不同療法的穩(wěn)定水平。"

該項(xiàng)目還有萊斯大學(xué)和卡內(nèi)基梅隆大學(xué)參與。研究人員在Cell Press旗下的《Device》期刊上發(fā)表了這項(xiàng)研究。

三種藥物，一個(gè)植入物

為測試該平臺，科學(xué)家們對細(xì)胞進(jìn)行了工程化改造，使其能夠同時(shí)生產(chǎn)三種生物制劑。

這些制劑包括一種抗HIV抗體、一種用于治療2型糖尿病的GLP-1類似肽，以及調(diào)節(jié)食欲的瘦素。

研究團(tuán)隊(duì)將該裝置植入大鼠皮下，并在30天內(nèi)追蹤藥物水平。結(jié)果顯示，在有氧氣支持的植入物中，所有三種療法均實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定輸送。

在沒有氧氣生成的情況下，裝置性能急劇下降。短效藥物在一周內(nèi)就無法檢測到，而長效藥物的水平也持續(xù)下降。

細(xì)胞存活數(shù)據(jù)顯示了類似的差距。在有氧植入物中，約65%的細(xì)胞保持存活。而在標(biāo)準(zhǔn)裝置中，存活率僅為約20%。

里夫奈說："我們在細(xì)胞需要氧氣的確切位置直接產(chǎn)生氧氣。這使得我們能夠在更小的空間內(nèi)支持更高密度的細(xì)胞。"

他補(bǔ)充說，這一改進(jìn)是顯著的。"HOBIT中的細(xì)胞密度大約是傳統(tǒng)無氧封裝方法的六倍。"

研究人員現(xiàn)在計(jì)劃在更大的動(dòng)物模型中測試該裝置。他們還將探索其針對性應(yīng)用，包括涉及移植胰島細(xì)胞的療法。

如果成功，這項(xiàng)技術(shù)可能會(huì)簡化慢性病的治療。單個(gè)植入物可以替代重復(fù)給藥，減輕患者的負(fù)擔(dān)。

里夫奈表示："我們開始看到生物電子學(xué)和細(xì)胞療法如何能在同一個(gè)平臺上協(xié)同工作。隨著這些技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，像這樣的裝置最終有可能成為體內(nèi)的可編程藥廠——以當(dāng)今不可能的方式提供復(fù)雜的治療方案。"

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