細胞微型植入的創新方法為治療一系列疾病提供了新的潛力

來自巴塞爾大學的跨學科團隊首次成功地將人造細胞器整合到活的斑馬魚胚胎的細胞中。正如作者在Nature Communications發表的一篇文章中所報道的，這種使用人造細胞器作為細胞植入物的創新方法為治療一系列疾病提供了新的潛力。

在高等生物的細胞中，細胞器如細胞核或線粒體發揮生命所需的一系列複雜功能。在瑞士納米科學研究院和NCCR的「分子系統工程」網路中，由巴塞爾大學化學系Cornelia Palivan教授領導的小組正致力於在實驗室中生產此類細胞器，以將其引入細胞，並響應於外部因素（例如pH值或還原條件的變化）而控制它們的活性。

例如，這些細胞植入物可攜帶能夠將藥物成分轉化成活性物質並在特定條件下「按需」釋放的酶。以這種方式管理藥物可以顯著減少使用量和副作用。只有在需要通過與病理狀態相關的變化（例如腫瘤）時才可以進行治療。

與酶貨物的微小的膠囊

人造細胞器基於微小的膠囊，自發形成聚合物溶液，可以封閉各種大分子物質，如酶。這裡介紹的人造細胞器含有過氧化物酶，當特定分子穿透膠囊壁並支持酶促反應時，過氧化物酶才開始起作用。

為了控制物質的通過，研究人員將化學修飾的天然膜蛋白納入膠囊壁。這些充當根據細胞中的谷胱甘肽濃度打開的門。

在低谷胱甘肽值時，膜蛋白的孔隙是「封閉」的 - 即沒有物質可以通過。如果谷胱甘肽濃度升高到某個閾值以上，蛋白質門打開，外部物質可以通過孔進入膠囊腔。在那裡，它們被內部的酶轉化，反應的產物可以通過敞開的門離開膠囊。

對生物體也有效

與巴塞爾大學藥物科學系J?rgHuwyler教授領導的小組合作，人工細胞器也在體內研究。「我們現在已經能夠首次將這些可控的人造細胞器整合到活細胞的細胞中，」Cornelia Palivan說。

研究人員選擇了斑馬魚胚胎，因為它們的透明物體在熒光染料標記時可以在顯微鏡下對細胞植入物進行良好跟蹤。

人造細胞器注射後，它們被巨噬細胞「吃掉」，因此進入機體。研究人員然後能夠證明，當巨噬細胞產生的過氧化氫通過蛋白質門進入時，被捕獲在人造細胞器內的過氧化物酶被激活。

「在這項研究中，我們發現受自然界啟發的人造細胞器在活體內繼續按預期工作，並且我們所加入的蛋白質門不僅在細胞培養中起作用，而且在體內也起作用，」Toma評論道，Einfalt是該文章的第一作者，也是瑞士納米科學研究院博士學院畢業生。例如，使用人造細胞器作為具有生產活性藥物化合物潛力的細胞植入物的想法為面向患者的蛋白質療法開闢了新的視角。

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