突破性醫療技術：通過「一次接觸」修復人體組織！

知識 08-10

導讀

最近，美國俄亥俄州立大學的科研人員開發出一項新技術：組織納米轉染（TNT）。它能夠根據醫療需要，在病患體內生成任何類型的細胞。這項技術有望用於修復受損組織，或者恢復老化組織的功能，這些組織包括器官、血管和神經細胞。

關鍵字

細胞、晶元、醫療

背景

今天，我們首先要介紹一個非常重要的前沿領域和新興學科：再生醫學。

對此，前幾天筆者在《修復器官和控制藥物釋放，新型智能水凝膠前景廣闊！》一文中有所提及：香港科技大學的研究團隊研發出全新的全蛋白質感光智能水凝膠，它可以盛載生物細胞及組織，例如幹細胞等再生醫學的重要組件。

我們將「再生醫學」拆解為兩個詞「再生」和「醫學」，「醫學」這個一詞相信大家都不陌生，那麼「再生」一詞代表什麼呢？它是指促進創傷與組織器官缺損生理性修復，進行組織器官再生與功能重建。

與筆者之前介紹的眾多創新科技和新興學科相似，再生醫學也是一門跨學科的前沿領域，涉及生命科學、材料科學、臨床醫學、計算機科學和工程學等學科。它利用這些學科的理論和方法，研究機體的正常組織特徵與功能、創傷修復與再生機制及幹細胞分化機理，尋找有效的生物治療方法，促進機體自我修復與再生，或構建新的組織與器官以維持、修復、再生或改善損傷組織和器官功能。

創新

（圖片來源於：俄亥俄州立大學Wexner醫療中心）

當然，我們今天介紹的創新科技成果也是與再生醫學相關。最近，美國俄亥俄州立大學 Wexner 醫療中心和俄亥俄州立大學工程學院聯合開發出一項新技術：組織納米轉染（TNT）。它能夠根據醫療需要，在病患體內生成任何類型的細胞。這項技術有望用於修復受損組織，或者恢復老化組織的功能，這些組織包括器官、血管和神經細胞。

俄亥俄州立大學再生醫學和細胞療法中心的主任 Chandan Sen 博士和俄亥俄州立大學工程學院的化學和生物分子工程教授 L. James Lee 共同領導了這項研究。

這項有關再生醫學的研究成果發表於《Nature Nanotechnology》期刊。

技術

首先，我們一起看看TNT技術的組成。它主要有兩個關鍵部分：第一是基於納米技術的晶元，它可以為活體內的成體細胞輸送物質；第二則是設計出用於細胞轉化的特殊生物物質。Sen和Lee的實驗室的博士後研究員、生物工程和普通外科助理教授、論文第一作者 Daniel Gallego-Perez 稱，這種物質通過晶元輸送，可以將成體幹細胞從一種類型轉化為另外一種類型。

（圖片來源於：俄亥俄州立大學Wexner醫療中心）

這項技術的工作流程大致如下：醫療人員首先會將這種載有特殊基因編碼或者特定蛋白質的晶元，放置到皮膚上，然後會通過一個小電流在組織中創建通道。DNA或RNA被注入這些通道，並在那裡生根且開始重新編程細胞。

最後，我們再看看實驗研究的過程。研究人員將老鼠和豬作為研究對象，將皮膚細胞重新編程，變為嚴重受傷、缺少血液流動的腿部的血管細胞。第一周，活躍的血管細胞出現在受傷的腿中；第二周，受傷的腿獲救了。在實驗室測試中，這項技術還能夠將活體中的皮膚細胞重新編程為神經細胞，然後注入腦部受傷的老鼠中，幫助它們從中風中恢復。

價值

這項創新技術有助於心血管疾病、自身免疫性疾病、糖尿病、惡性腫瘤、阿爾茲海默病、帕金森病、先天性遺傳缺陷等醫學難題的攻克，另外它僅依賴於病患自己的細胞，而不是依賴於外來的藥物成分進行治療。

接下來，讓我們看看專家們都是如何評論的吧。Chandan Sen 博士表示：

「通過使用我們研發的新型納米晶元技術，受傷和損壞的細胞能夠被替換。我們展示了皮膚是一片沃土，我們可以在那裡生長出任何正在衰退的器官中的成分。」

俄亥俄州立大學綜合創傷中心的執行董事 Sen 表示：

「這令人難以想像，但是它已經得到實現，在98%的時間中成功工作。通過這項技術，我們只需要一次接觸，就能將皮膚細胞轉化為任何器官的成分。這個過程只需不到一秒鐘的時間，而且是無創的，然後你就可以離開了。晶元並不會和你待在一起，而細胞則開始重新編程。我們的技術能夠讓細胞在免疫監視下，保持在體內存在，因此無需進行免疫抑制。」