外泌體用于基因治療

俄亥俄州立大學化學與生物分子工程的科學家開發了一種細胞納米穿孔技術，可大規模生產含有治療性mRNA和靶向肽的外泌體，基于此的新的基因治療策略具有逆轉疾病過程的潛力。該研究12月16日發表在《Nature Biomedical Engineering》雜志上。

L. James Lee博士和他的同事們宣布了一項名為“組織納米轉染”的再生醫學發現，掀起了軒然大波。這項技術使用一種基于納米技術的芯片將生物物質直接輸送到皮膚中，可將成年細胞轉化成任何類型的細胞，以便在患者體內進行治療。研究人員進一步研究TNT成功背后的機制，發現外泌體是將再生物質輸送到皮膚表面以下組織的秘密。

外泌體是由細胞釋放、作為與其他細胞通信的一種方式的小囊泡，由于其數量多且不會引發免疫反應，被作為治療材料的生物學友好載體而逐漸普及。基因療法的關鍵在于找到一種方法，讓那些相對較大的遺傳指令在它們微小的身體里，以一種能產生治療效果的規模存在。然而，在細胞分泌的外泌體中插入外源性核酸，特別是大的mRNA，會導致產量降低。

于是，研究人員提出了一種用于生產大量含有治療性mRNA和靶向肽的外泌體的細胞納米穿孔方法，能夠促使人體細胞吐出數百萬個外泌體，經收集和純化后可用作含有藥物的納米載體。研究者在納米工程硅片上放置了大約一百萬個捐贈的細胞，并利用電刺激將合成的DNA注入供體細胞中，這種DNA強制喂養的結果是，細胞需要將不需要的物質作為DNA轉錄信使RNA的一部分排出體外，并修復細胞膜上被戳出的洞。與整體電穿孔和其他外泌體生產策略相比，該技術產生的外泌體多達50倍，而外泌體mRNA轉錄本的增長超過1，000倍，即使來自基礎分泌水平較低的細胞也是如此，表明該技術具有可擴展性，可以生產足夠的納米顆粒用于人體。

當然，對于任何基因治療來說，必不可少的是知道需要傳遞哪些基因來解決醫學問題。在這項工作中，研究人員選擇通過傳遞一種稱為PTEN的基因來測試神經膠質瘤腦腫瘤的結果，關閉抑制作用的PTEN突變可使癌細胞不受控制地生長。在原位磷酸酶和張力蛋白同源物缺陷的神經膠質瘤小鼠模型中，含mRNA的外泌體恢復了腫瘤抑制功能，增強了對腫瘤生長的抑制作用并增加了存活率。細胞納米穿孔可以將外泌體用作需要轉錄操作的通用核酸載體。

外泌體沒有毒性，也不會激發免疫反應，它們幾乎遍及人體的任何地方，包括通過血腦屏障，然而大多數藥物無法進入大腦。在小鼠中進行的測試表明，與用作對照的物質相比，標記的外泌體更可能傳播到腦腫瘤并減慢其生長；由于其可以安全地進入大腦，這種藥物輸送系統也有望在神經系統疾病如阿爾茨海默癥和帕金森氏病中得到進一步應用。