光熱納米纖維讓分子安全“擠”進(jìn)細(xì)胞

根特大學(xué)（Ghent University）的研究人員，在過(guò)去10年里，專(zhuān)注于研究一種用光熱納米纖維安全工程治療細(xì)胞的方法。如今，一項(xiàng)新研究深入介紹了這些生物兼容的光熱納米纖維是如何被開(kāi)發(fā)，以及在激光照射下，與這些納米纖維接觸的細(xì)胞是如何被滲透，并能被各種效應(yīng)分子轉(zhuǎn)染，包括CRISPR/Cas9核糖核蛋白復(fù)合物和siRNA。研究團(tuán)隊(duì)證明，用這種納米纖維轉(zhuǎn)染的細(xì)胞，如胚胎干細(xì)胞和人類(lèi)T細(xì)胞，健康狀況極佳，并保持其治療功能。

基于細(xì)胞的療法，構(gòu)成了一種較新的治療形式，將經(jīng)過(guò)基因改造的細(xì)胞注入病人體內(nèi)，以預(yù)防或治療疾病。一個(gè)眾所周知的例子是使用癌癥患者自身的免疫細(xì)胞，這些細(xì)胞可以被分離出來(lái)，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行基因改造和擴(kuò)增，并重新注入患者體內(nèi)以攻擊腫瘤細(xì)胞。

在這方面，納米粒子敏化光化技術(shù)特別有前途，因?yàn)樗咝省⒏弋a(chǎn)量和低毒性。它的基礎(chǔ)是使用光反應(yīng)性納米粒子，如金納米粒子（NPs），在脈沖激光照射下可以形成爆炸性納米氣泡。這些微小的爆炸可以在細(xì)胞膜上誘發(fā)小孔，使細(xì)胞介質(zhì)中補(bǔ)充的外部效應(yīng)分子進(jìn)入細(xì)胞。然而，將納米粒子敏化光化技術(shù)轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用的過(guò)程中，由于細(xì)胞已經(jīng)與（不可降解的）納米粒子接觸，造成了毒理學(xué)和監(jiān)管方面的擔(dān)憂(yōu)。

因此，需要一種新的方法，既保留了納米粒子敏化光化的優(yōu)勢(shì)，又避免了納米粒子和細(xì)胞的直接接觸。于是研究團(tuán)隊(duì)將光熱氧化鐵納米粒子（IONPs）嵌入通過(guò)電紡生產(chǎn)的生物相容性聚合物納米纖維中。聚己內(nèi)酯（PCL）是一種廣泛用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的生物相容性聚合物，而IONPs具有成本效益，并具有廣泛的光吸收光譜。

研究表明，使用光熱納米纖維的光照可以成功地將功能性生物分子，包括siRNA或CRISP-Cas9核糖核酸蛋白（RNPs），傳遞到粘附和懸浮細(xì)胞，包括人類(lèi)胚胎干細(xì)胞（hESC）和初級(jí)人類(lèi)T細(xì)胞。

作為一個(gè)基準(zhǔn)，與最先進(jìn)的電穿孔法進(jìn)行了比較。雖然電穿孔細(xì)胞的表型和功能發(fā)生了變化，但光穿孔細(xì)胞卻沒(méi)有這種情況，它們保留了增殖的能力，在CAR-T細(xì)胞的情況下，它們還能殺死腫瘤細(xì)胞。最后，研究者用針對(duì)PD1受體的siRNA轉(zhuǎn)染CAR-T細(xì)胞，PD1受體是一種著名的免疫檢查點(diǎn)抑制劑。

用光熱納米纖維進(jìn)行光化處理，能夠在各種細(xì)胞類(lèi)型中高效和安全地進(jìn)行廣泛效應(yīng)分子的細(xì)胞內(nèi)遞送，而不需要接觸潛在的有毒光熱納米粒子。研究人員相信這是朝著利用光化技術(shù)安全、高效地生產(chǎn)基因修飾的細(xì)胞療法邁出的重要一步。

題為Photothermal nanofibres enable safe engineering of therapeutic cells的相關(guān)研究論文發(fā)表在《自然-納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）上。

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論文原文：

https://www.nature.com/articles/s41565-021-00976-3

標(biāo)簽： 光熱 納米 纖維 分子