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“細胞工廠”植入裝置(圖片來源:萊斯大學的Jonathan Rivnay)
紅楓灣APP:美國西北大學科學家在《Device》(《細胞出版社》旗下期刊)上發表的一項研究稱,其研發出一種新型植入裝置——其內裝有經過基因工程改造的細胞,能夠同時自主生產HIV等多種治療藥物,且治療可穩定維持數周,患者或許無需每日服藥或注射。該項目還涉及萊斯大學和卡內基梅隆大學。
技術創新——自產氧氣
該新型植入裝置,將活體細胞與可內部產氧的電子元件結合,解決了該領域長期存在的技術難題——當治療性細胞在植入裝置內聚集時,它們會競爭氧氣,往往很快死亡。這既限制了藥物產量,也縮短了治療持續時間。
該研究突破的核心是——植入式治療混合供氧生物電子系統(HOBIT),其可利用電化學反應分解附近的水分子,為治療性細胞提供穩定的局部氧氣供應——即直接在細胞需要的地方產生氧氣。
研究方法
為了測試該裝置,科學家對細胞進行了工程改造,使其能同時產生三種生物制劑:
·抗HIV抗體
·用于2型糖尿病的GLP-1類似肽
·調節食欲的瘦素
研究團隊將該裝置植入大鼠皮膚下,并持續監測了30天的藥物水平。
結果顯示
?藥物遞送
·產氧的新裝置:三種藥物的遞送均保持穩定
·標準裝置(不產氧):性能急劇下降。長效藥物持續下降,短效藥物維持不足1周
?細胞存活
·產氧新裝置: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無氧封裝技術的6倍
該研究負責人Jonathan Rivnay表示,傳統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定水平頗具挑戰。而我們植入的“細胞工廠”能持續產生這些生物制劑,并借助供氧技術保持細胞存活,使其能同時維持多種不同藥物的穩定水平。
未來計劃于臨床應用
研究人員現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用場景。如果研發成功,單個植入裝置即可替代重復給藥,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與細胞治療在同一平臺上的融合應用。隨著這些技術的不斷發展,像這類裝置有望成為體內可編程的藥物工廠——以如今無法實現的方式輸送復雜治療藥物。
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