光熱納米纖維讓分子安全“擠”進細胞

根特大學（Ghent University）的研究人員，在過去10年里，專注于研究一種用光熱納米纖維安全工程治療細胞的方法。如今，一項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發，以及在激光照射下，與這些納米纖維接觸的細胞是如何被滲透，并能被各種效應分子轉染，包括CRISPR/Cas9核糖核蛋白復合物和siRNA。研究團隊證明，用這種納米纖維轉染的細胞，如胚胎干細胞和人類T細胞，健康狀況極佳，并保持其治療功能。

基于細胞的療法，構成了一種較新的治療形式，將經過基因改造的細胞注入病人體內，以預防或治療疾病。一個眾所周知的例子是使用癌癥患者自身的免疫細胞，這些細胞可以被分離出來，在實驗室環境中進行基因改造和擴增，并重新注入患者體內以攻擊腫瘤細胞。

在這方面，納米粒子敏化光化技術特別有前途，因為它高效率、高產量和低毒性。它的基礎是使用光反應性納米粒子，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胞膜上誘發小孔，使細胞介質中補充的外部效應分子進入細胞。然而，將納米粒子敏化光化技術轉化為臨床應用的過程中，由于細胞已經與（不可降解的）納米粒子接觸，造成了毒理學和監管方面的擔憂。

因此，需要一種新的方法，既保留了納米粒子敏化光化的優勢，又避免了納米粒子和細胞的直接接觸。于是研究團隊將光熱氧化鐵納米粒子（IONPs）嵌入通過電紡生產的生物相容性聚合物納米纖維中。聚己內酯（PCL）是一種廣泛用于生物醫學應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胞，包括人類胚胎干細胞（hESC）和初級人類T細胞。

作為一個基準，與最先進的電穿孔法進行了比較。雖然電穿孔細胞的表型和功能發生了變化，但光穿孔細胞卻沒有這種情況，它們保留了增殖的能力，在CAR-T細胞的情況下，它們還能殺死腫瘤細胞。最后，研究者用針對PD1受體的siRNA轉染CAR-T細胞，PD1受體是一種著名的免疫檢查點抑制劑。

用光熱納米纖維進行光化處理，能夠在各種細胞類型中高效和安全地進行廣泛效應分子的細胞內遞送，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安全、高效地生產基因修飾的細胞療法邁出的重要一步。

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

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論文原文：

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

標簽： 光熱 納米 纖維 分子