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使用激光和纳米技术迈向非病毒性眼部基因治疗的重要一步

2009年1月,蒙特利尔理工学院教授Michel Meunier的生活发生了巨大变化。与其他人一样,他观察到飞秒激光的极短脉冲可以使纳米尺寸的孔在金纳米粒子覆盖时出现在硅中。但这位研究人员因其在激光和纳米技术方面的技能而获得国际认可,并决定更进一步,只是实验室的好奇心。他想知道是否有可能从硅到生物,从无机到有机。金纳米粒子和飞秒激光,这种“轻手术刀”能否与活细胞重现同样的现象?

使用激光和纳米技术迈向非病毒性眼部基因治疗的重要一步

Meunier教授在他的Polytechnique实验室开始研究体外细胞。挑战是在细胞的细胞外膜上进行纳米切口而不损伤它。使用充当“ 纳米线 ”的金纳米粒子,Meunier教授意识到可以将来自激光器的光能集中在800纳米的波长上。由于在该波长下细胞几乎没有能量吸收,因此保持了它们的完整性。任务完成!

基于这一发现,Meunier教授决定研究体内细胞,细胞是复杂活细胞结构的一部分,例如眼睛。

眼睛和光手术刀

2012年4月,Meunier教授会见了国际知名眼科专家Przemyslaw Sapieha,尤其因其在视网膜方面的工作而受到认可。随后,“迈克”是蒙特利尔大学眼科系的教授,以及中国大学和社会服务中心(CIUSSS)de l'Est-de-l'Île-de-的研究员。蒙特利尔。他立即看到了这项新技术的潜力以及可以在眼睛中完成的一切,如果你能够阻止导致青光眼或黄斑变性的触发后发生的涟漪效应,例如注射药物,蛋白质甚至基因。

然而,使用飞秒激光治疗眼睛 - 一种高度专业化和脆弱的器官 - 非常复杂。眼睛是中枢神经系统的一部分,因此组成它的许多细胞或细胞家族是神经元。当神经元死亡时,它不像其他细胞那样再生。因此,Mike Sapieha的首要任务是确保飞秒激光可以在一个或几个神经元上使用而不会影响它们。这就是所谓的“概念证明”。

概念证明

迈克和米歇尔呼吁生物化学研究员 Ariel Wilson,一位眼睛结构和视觉机制专家,以及圣地亚哥科斯坦蒂诺教授和他的团队来自蒙特利尔大学眼科和CIUSSS de l'Est-de-l'Île -de-Montréal因其在生物光子学领域的专业知识。该团队首先决定研究健康细胞,因为它们比病态细胞更容易理解。他们注射金纳米粒子与抗体结合,以靶向眼睛中的特定神经细胞,然后等待纳米粒子沉淀在各种神经元或神经元家族周围,如视网膜。在飞秒激光产生的明亮闪光之后,出现了预期的现象:眼睛视网膜细胞中出现小孔,可以有效地在眼睛的特定区域注射药物或基因。这是Michel Meunier及其合作者的又一次胜利,这些结论性的结果现在开辟了通往新疗法的道路。

Polytechnique和CIUSSS de l'Est-de-l'Île-de-Montréal的研究人员开发的这项技术的关键特点是其极高的精度。通过使用功能化的金纳米颗粒,轻型手术刀可以精确定位医生必须进行干预的细胞家族。

在成功证明了概念证明后,Meunier教授及其团队在美国提交了专利申请。这项伟大的工作也是一篇由令人印象深刻的阅读委员会审查并于2018年10月在着名期刊Nano Letters上发表的论文的主题。

虽然仍有许多研究需要做 - 至少10年的价值,首先是动物,然后是人类 - 这项技术可以在眼睛恶化的老龄人口中发挥重要作用,但仍然没有长效 - 长期治疗。它还具有避免使用通常用于基因治疗的病毒的优点。这些研究人员正在研究这项技术在所有眼科疾病中的应用,尤其是青光眼,视网膜炎和黄斑变性。

这把轻型手术刀是史无前例的。

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