“細胞工廠”植入裝置（圖片來源：萊斯大學(xué)的Jonathan Rivnay）

紅楓灣APP：美國西北大學(xué)科學(xué)家在《Device》（《細胞出版社》旗下期刊）上發(fā)表的一項研究稱，其研發(fā)出一種新型植入裝置——其內(nèi)裝有經(jīng)過基因工程改造的細胞，能夠同時自主生產(chǎn)HIV等多種治療藥物，且治療可穩(wěn)定維持數(shù)周，患者或許無需每日服藥或注射。該項目還涉及萊斯大學(xué)和卡內(nèi)基梅隆大學(xué)。

技術(shù)創(chuàng)新——自產(chǎn)氧氣

該新型植入裝置，將活體細胞與可內(nèi)部產(chǎn)氧的電子元件結(jié)合，解決了該領(lǐng)域長期存在的技術(shù)難題——當治療性細胞在植入裝置內(nèi)聚集時，它們會競爭氧氣，往往很快死亡。這既限制了藥物產(chǎn)量，也縮短了治療持續(xù)時間。

該研究突破的核心是——植入式治療混合供氧生物電子系統(tǒng)（HOBIT），其可利用電化學(xué)反應(yīng)分解附近的水分子，為治療性細胞提供穩(wěn)定的局部氧氣供應(yīng)——即直接在細胞需要的地方產(chǎn)生氧氣。

研究方法

為了測試該裝置，科學(xué)家對細胞進行了工程改造，使其能同時產(chǎn)生三種生物制劑：

·抗HIV抗體

·用于2型糖尿病的GLP-1類似肽

·調(diào)節(jié)食欲的瘦素

研究團隊將該裝置植入大鼠皮膚下，并持續(xù)監(jiān)測了30天的藥物水平。

結(jié)果顯示

?藥物遞送

·產(chǎn)氧的新裝置：三種藥物的遞送均保持穩(wěn)定

·標準裝置（不產(chǎn)氧）：性能急劇下降。長效藥物持續(xù)下降，短效藥物維持不足1周

?細胞存活

·產(chǎn)氧新裝置：約65%的細胞保持存活

·標準裝置：約20%的細胞存活

?細胞密度

HOBIT中的細胞密度大約是傳統(tǒng)無氧封裝技術(shù)的6倍

該研究負責人Jonathan Rivnay表示，傳統(tǒng)生物藥物通常半衰期差異很大，因此同時維持多種藥物的穩(wěn)定水平頗具挑戰(zhàn)。而我們植入的“細胞工廠”能持續(xù)產(chǎn)生這些生物制劑，并借助供氧技術(shù)保持細胞存活，使其能同時維持多種不同藥物的穩(wěn)定水平。

未來計劃于臨床應(yīng)用

研究人員現(xiàn)在計劃在更大的動物模型中測試該裝置，并探索胰腺細胞移植治療等針對性應(yīng)用場景。如果研發(fā)成功，單個植入裝置即可替代重復(fù)給藥，大大簡化慢性病的治療流程、減輕患者負擔。

Rivnay表示，我們正見證生物電子技術(shù)與細胞治療在同一平臺上的融合應(yīng)用。隨著這些技術(shù)的不斷發(fā)展，像這類裝置有望成為體內(nèi)可編程的藥物工廠——以如今無法實現(xiàn)的方式輸送復(fù)雜治療藥物。