再生医学的突破:小芯片可以治愈整个器官吗?

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曾经是科幻小说的东西现在变成了现实:整个器官很快就可以通过简单地触摸一个小芯片而“愈合”。

这种小型装置使用组织纳米转染,在手指触摸时再生全器官。
图片来源:俄亥俄州立大学韦克斯纳医学中心

来自俄亥俄州立大学韦克斯纳医学中心和俄亥俄州立大学工程学院的一组研究人员在哥伦布开发了一种突破性技术,可以很快恢复几乎任何器官。

该装置以非侵入性方式改变细胞功能。它依赖于一种称为组织纳米转染的纳米技术,它可以将活体成体细胞重新编程为任何其他类型的细胞。

这项新研究发表在Nature Nanotechnology杂志上,该研究由俄亥俄州立大学再生医学和细胞疗法中心主任Chandan Sen博士和化学教授L. James Lee共同领导。俄亥俄州立工程学院的生物分子工程。

技术如何运作

突破性技术依赖于两个主要元素,第一个是芯片本身。利用纳米技术,科学家设计了这种装置,使其能够将所谓的遗传负荷注入体内细胞。

第二个要素是遗传负荷本身:芯片携带DNARNA形式的特定遗传密码,当应用于细胞时,将它们从之前的结构和功能改变为修复损伤所需的结构和功能。下面的视频显示了设备的运行情况。

正如研究作者所解释的那样,重编程因子通过阵列纳米通道使用“高强度和聚焦的电场”传递到细胞中。“”换句话说,芯片被放置在皮肤上并且通过简单的触摸,小而且几乎察觉不到的电流伪造通道进入组织。

DNARNA通过这些纳米通道发送,并开始重新编程细胞,给它们一个新的“”身份。“”正如森博士解释的那样,“它只需要几分之一秒。您只需将芯片触碰到受伤区域,然后将其取下即可。此时,细胞重新编程开始了。“”

设备被证明有效率为98

该团队通过将这项技术应用于受伤腿部的皮肤来测试该装置,这些腿的血流受阻。该装置成功地将小鼠的皮肤细胞转化为血管细胞。“在一周之内,我们开始注意到转型,”森博士说。

在第二周,皮肤细胞变成了功能性血管,到第三周,啮齿动物的腿完全愈合没有其他药物干预。

“更令人兴奋的是,它不仅适用于皮肤,而且适用于任何类型的组织,”他补充道。

在第二组实验中,研究人员使用该装置将皮肤细胞转化为脑细胞,帮助恢复因中风而受损的区域。

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具体而言,大脑中动脉已被阻塞。然而,研究人员将新获得的脑细胞移植到啮齿动物的大脑中,修复了中风造成的损伤。科学家报告说,在几周内,老鼠的大脑再次完全发挥功能。

“”这很难想象,但它是可以实现的,大约98%的时间成功地工作。通过这项技术,我们只需轻轻一按即可将皮肤细胞转化为任何器官的元素。这个过程只需不到一秒钟,并且是非侵入性的。“”

Chandan Sen博士

研究人员解释说,与使用病毒的其他体内转染技术相比其中基因传递可能导致严重的副作用该技术专注于单细胞并且非侵入性地工作。“与我们的技术的不同之处在于我们如何将DNA传递到细胞中,”Lee博士说。

鉴于该技术的简单,非侵入性和非药理性质,科学家们希望在一年内将该装置转移到人体临床试验中。


 

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