合成生物技術在醫療保健領域正在引起變革,人們目前可以對最小細胞進行重編程,利用這一手段可以設計構建“細胞工廠”來在體內執行多種任務。通過人工合成這種納米細胞工廠,可以獲得與天然細胞相似的能力,有時甚至更優。例如可以使其產生各種各樣的蛋白質,在組織工程甚至人造器官生產方面展現巨大的潛力。
近期,以色列理工學院的一個研究小組在Advanced Healthcare Materials期刊發文,詳細介紹了如何將分子機器整合到天然生物細胞膜的脂質顆粒中。這些微觀下的機器編碼后能夠感知生物組織,通過整合的合成DNA模板,產生治療性蛋白。為了維持自身生命活動,這些顆粒能夠從腫瘤組織中獲取能量和必要的構建塊以發揮功能。
研究人員在實驗室中利用小鼠進行了實驗,在熒光顯微鏡實時監測下,發現工程顆粒完全按照計劃生產蛋白質,并破壞癌細胞。
該研究小組的AviSchroeder教授介紹,這些人工合成細胞是模塊化的,可以根據環境條件來控制激活蛋白質的生產。因此,其可能在未來的個性化藥物發展中扮演重要角色,例如根據特定患者的基因和癥狀來調整治療方案。
此前,香港中文大學領導的一個國際研究小組已經展示了這種納米技術的精巧。2017年11月的《科學》子刊Science Robotics期刊報道,張立博士利用工程改造的螺旋藻制成熒光機器人并進行磁化,使用磁粒子成像(MPI)對其進行體內深層追蹤,觀察其在大鼠胃部的活動。試驗表明,螺旋藻能夠產生一種對癌細胞有毒的化合物,進而殺死癌細胞。
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