研生試劑-納米隧道電穿孔技術(shù)可對(duì)細(xì)胞用藥

據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)10月16日?qǐng)?bào)道，美國俄亥俄州立大學(xué)科學(xué)家開發(fā)出一種名為“納米隧道電穿孔”的新技術(shù)，或稱為NEP。利用其給細(xì)胞注射基因治療藥劑時(shí)，不用針頭，而是用電脈沖通過微小的納米隧道，幾毫秒內(nèi)就能把劑量的治療用生物分子“注射”到單個(gè)活細(xì)胞內(nèi)。該研究發(fā)表在zui近的《自然·納米技術(shù)》雜志上。

    長期以來，在進(jìn)行基因治療時(shí)，人們對(duì)插入細(xì)胞的藥劑數(shù)量無法控制，因?yàn)槿梭w絕大部分細(xì)胞都太小，zui小的針頭也無能為力。而“NEP讓我們能研究藥劑和其他生物分子是怎樣影響了細(xì)胞的生物和基因路徑的，現(xiàn)有其他技術(shù)都無法達(dá)到這么細(xì)微的水平。”該校化學(xué)與生物分子工程教授詹姆斯·李說。他們用這種方法，將定量的抗癌基因成功插入到白血病細(xì)胞中并殺死了它們。

    研究人員用聚合物壓制成一種電子設(shè)備樣機(jī)，用DNA（脫氧核糖核酸）單鏈作為模板來構(gòu)建納米隧道。詹姆斯·李發(fā)明了一種使DNA鏈解旋的技術(shù)，并使其按照需要形成結(jié)構(gòu)。他們給DNA鏈涂上一層金涂層并加以拉伸，使之連接兩個(gè)容器，然后將DNA蝕去，在設(shè)備內(nèi)部留下一條連通兩個(gè)容器的尺寸的納米隧道。

    隧道中的電極將整個(gè)設(shè)備變成一個(gè)微電路，幾百伏特的電脈沖從一個(gè)裝藥劑的容器經(jīng)納米隧道到達(dá)另一個(gè)裝細(xì)胞的容器，在隧道出口處形成了強(qiáng)大的電場(chǎng)，與細(xì)胞自身的電荷相互作用，迫使細(xì)胞膜打開一個(gè)小孔，足夠投放藥物而不會(huì)殺死細(xì)胞。調(diào)整脈沖時(shí)間和隧道寬度，就能控制藥物劑量。

    為了測(cè)試NEP能否遞送活性藥劑，他們把一些治療用RNA（核糖核酸）插入了白血病細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)5毫秒的電脈沖能遞送足夠劑量的RNA殺死這些細(xì)胞；而更長的脈沖，如10毫秒，能殺死幾乎所有的白血病細(xì)胞。作為對(duì)照，他們還插入了一些無害的RNA到白血病細(xì)胞中，這些細(xì)胞都沒死。

    詹姆斯·李指出，由于這種方法一次只能給一個(gè)或幾個(gè)細(xì)胞注射，更適合用在實(shí)驗(yàn)室。目前他們正在開發(fā)一種機(jī)械式細(xì)胞裝載系統(tǒng)，一次能給10萬個(gè)細(xì)胞注射，有望用于臨床診斷和治療。

    “我們希望NEP能zui終用于早期癌癥檢測(cè)與治療，比如在干細(xì)胞或免疫細(xì)胞中插入劑量的基因或蛋白質(zhì)，引導(dǎo)它們分化改變，不必?fù)?dān)心過量注射帶來的安全問題，然后把這些細(xì)胞放回體內(nèi)作為一種細(xì)胞基礎(chǔ)療法。”詹姆斯·李說，這種方法還可能用于白血病、肺癌及其他腫瘤。