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外泌體資訊網(wǎng) 訊/ 科學(xué)家創(chuàng)建了一個電子晶片，可重新編程小鼠腿上受損的皮膚細(xì)胞，以生長新的血管，幫助傷口愈合。

發(fā)明人Chandan Sen希望有一天它可以用來治療人類的傷口。但那一天還有很長的路要走，正如許多其他的再生技術(shù)一樣。像Sen一樣，一些科學(xué)家已經(jīng)開始試圖將一種細(xì)胞類型重新編程到另一種細(xì)胞以幫助傷口愈合，而另一些科學(xué)家正在嘗試從干細(xì)胞和器官形式的腳手架構(gòu)建器官或組織。

但是一些科學(xué)家對Sen發(fā)表在Nature Nanotechnology上的小鼠實驗表示懷疑。德克薩斯西南醫(yī)學(xué)中心干細(xì)胞研究員Sean Morrison說：“我的印象是這里有很多夸張。“你可以[重新編程]皮膚中有限數(shù)量的細(xì)胞并改善血液流向整個肢體的想法，我認(rèn)為這是一個非常棒的主張，但是很難相信。”

當(dāng)這個設(shè)備放置在活皮膚上并被激活時，它將小的電脈沖發(fā)送到皮膚細(xì)胞的膜上，這在細(xì)胞表面打開一個小窗口。俄亥俄州立大學(xué)再生醫(yī)學(xué)研究員Sen說，“約占細(xì)胞膜的2％。然后，使用微型滑槽，芯片通過該窗口注射入新的遺傳密碼，并進(jìn)入細(xì)胞，在那里它可以開始重新編程細(xì)胞以獲得新的命運。

Sen說，整個過程需要不到0.1秒的時間，可以重新設(shè)計設(shè)備下面的細(xì)胞，這大約是一個大的腳趾甲的大小。他說，最重要的是能夠幾乎100％地成功交付其遺傳有效物質(zhì)。“沒有其他基因傳遞技術(shù)可以提供超過98％的效率。這就是我們的勝利。”

俄亥俄州立大學(xué)的研究員Chandan Sen拿著他的芯片，他的實驗室已經(jīng)重新編程了小鼠的細(xì)胞。Wexner Medical Center/The Ohio State University

為了測試該裝置的治療能力，Sen和他的同事拿了幾只老鼠，損傷了腿部動脈，并把芯片放在受損動脈附近的皮膚上。一厘米或兩厘米的皮膚被重新編程變成血管細(xì)胞。Sen說，接受重編程基因的細(xì)胞實際上開始復(fù)制研究人員最初插入芯片的重編程碼，重新打包并將其發(fā)送到其他附近的細(xì)胞。研究人員說，這起始了腿部血管新網(wǎng)絡(luò)的增長，取而代之的是原來受損動脈的功能。Sen說：“我們不僅制造新的細(xì)胞，而且重組細(xì)胞，使功能性血管成為現(xiàn)有的脈管系統(tǒng)并輸送血液。”這足以讓腿完全康復(fù)。沒有得到芯片處理的受傷小鼠從來沒有愈合。

當(dāng)研究人員在健康的腿上使用芯片時，不會形成新的血管。Sen說，因為受傷的老鼠腿能夠?qū)⑿酒闹匦戮幊檀a納入正在進(jìn)行的愈合嘗試中。

而這一想法還沒有被其他研究人員所接受。“這是個爭論，”Morrison說。“這可能是真的，但沒有證據(jù)表明重新編程在受傷組織中與非受傷組織的作用不同。

此外，據(jù)稱外泌體將重編程命令傳遞給其他細(xì)胞，這在醫(yī)學(xué)科學(xué)中一直很有爭議。“關(guān)于這些囊泡的說法不一。不清楚這些東西是什么，是否是一個真正的生物過程，或者是碎片，Morrison說。“在我的實驗室，我們想在這樣做之前就要對這些外泌體進(jìn)行更多的表征。”

Sen表示，從芯片引入重編程碼或任何其他基因傳遞方法的理論確實需要更多的工作，但他并沒有受到批評的阻礙。“這顯然是一個新的概念發(fā)展，懷疑是可以理解的，”他說。但他對于重編程的外泌體的作用信心十足。研究人員提取囊泡并將其注入實驗室的皮膚細(xì)胞時，Sen說這些細(xì)胞轉(zhuǎn)化為培養(yǎng)皿中的血管細(xì)胞。“我相信這是支持這些外泌體可能誘導(dǎo)細(xì)胞轉(zhuǎn)化的確鑿證據(jù)。”

即使該設(shè)備如Sen和他的同事們所希望的那樣能夠工作，但他們只對小鼠進(jìn)行了測試。修復(fù)更深層次的傷害，如重要的器官損傷，還需要將芯片插入身體到達(dá)傷口部位。在考慮用于人類之前，它有很長的路要走?，F(xiàn)在科學(xué)家們只能將成年細(xì)胞直接重編程成有限的其他細(xì)胞類型，如肌肉、神經(jīng)元和血管細(xì)胞。在科學(xué)家們了解如何重新編程一種細(xì)胞類型成為我們其他許多組織的一部分之前，這將需要很多年。

不過，Morrison說芯片是一個有趣的技術(shù)。“這是一個很好的想法，能夠通過納米渠道發(fā)布[遺傳密碼]，”他說。“有可能在某些方面有利于將來的應(yīng)用。”

文章來源：NPR

Gallego-Perez D et al. (2017) Topical tissue nano-transfection mediates non-viral stroma reprogramming and rescue. Nat Nanotechnol [Epub ahead of print]. IF= 38.986