自然的基因疗法

一项全新的基因治疗技术于2019年12月16日在“自然生物医学工程”杂志上发表。科学家们利用人类细胞的潜力，生产出含有编辑基因的生物纳米粒子，以便他们能够将有益的基因插入到遭受各种疾病过程的人中。

证明概念的研究不仅仅证明了这是一个好主意：在被诱导发展为脑瘤的小鼠中，这种疗法减缓了肿瘤的生长速度，并使它们能够活得更长。当我们记得胶质瘤在人类10个脑瘤中占8个时，这一发现就变得更加重要了。

从事这项研究的科学家们利用了称为外显子的细胞器。这些是微小的气泡，以膜为界，并由细胞释放，以携带信号分子到其他细胞。这些自然发生的膜囊，或小泡，是生物兼容的，以及能够携带有效载荷周围的身体。它们不会引起免疫反应，因为它们是宿主自身身体的一部分。此外，每个细胞中都有很多外显子。

科学家们面临的挑战是在纳米大小的外体中压缩所需的遗传数据。要想有效，遗传密码的大小必须相当大。在本工作中得出的解决方案是利用人类细胞来制造非常大规模的外体。然后，研究人员丰富了产生的溶液，以收集数百万外显子并净化它们。然后这些药物被作为药物载体使用。

外体有一个独特的优势-一旦他们被注射到血液循环中，他们就会前往合适的地点释放他们的负荷，而不会动摇。它们甚至可以跨越血脑屏障，而不必高浓度存在，不像其他粒子。

研究人员詹姆斯·李（JamesLee）将携带药物的外体描述为“圣诞礼物：礼物在一个包装好的容器里，邮资已经支付并准备好了。”他称这是一种“自然母亲诱导的治疗纳米粒子”，他说，他们继续给予。

正是在2017年，Lee和他当时的团队发现了一种新的技术来帮助将成人细胞转化为能够治疗患者体内疾病的任何必需的细胞类型。这种叫做组织纳米转染的新方法具有促进再生医学的潜力。在这里，他们使用了一个芯片，该芯片使用纳米技术将其生物分子的货物直接卸载到表层中，以刺激皮肤细胞在需要时分化为其他类型的细胞。

研究人员进一步发现，组织纳米转染通过外显子起作用-这些载体将再生刺激输送到皮肤表面深处的细胞中。

在目前的研究中，他们调整了这一点，以开发一种新的技术，他们称之为细胞纳米穿孔。

在这里，他们把从人体组织中捐赠的大约100万个细胞，如从人体脂肪中提取的间充质细胞，放在一种纳米尺度的特殊改性硅芯片上。然后，他们利用电场将人工修饰的DNA强制进入细胞。在这种用DNA“强制喂食”的影响中，细胞必须驱逐从合成DNA转录的不必要的信使RNA，并修复因强行进入DNA而产生的洞。

为了做到这一点，细胞使用外显子来包装垃圾，并恢复膜的完整性。通过这样做，他们释放出含有由人工DNA编码的药物（m RNA）的外体。因此，研究人员通过转录他们引入的新DNA，迫使人体自身的细胞从头产生含有所需治疗剂的纳米粒子。

利用电刺激合成DNA的进入还有另一个优势-它将治疗基因的数量提高了3个数量级，因为细胞释放出大量的外体。这标志着模型的可伸缩性达到了足以在人体中产生鲁棒效应的水平。

选择合适的基因来修复任何遗传问题是这一过程中的关键一步。在这里，研究人员测试了PT EN基因对胶质瘤的影响。这是一种抑制癌变的基因。如果受到抑制性或非功能性突变的影响，它允许癌细胞不受控制的生长。

为了将这种物质喂给胶质瘤细胞，研究人员精确地复制了这种基因，然后引入了人造DNA。这是由细胞转录成一个mRNA分子，告诉细胞如何制造某种蛋白质。这些细胞作为修复和清理过程的一部分产生的外体含有这种mRNA，并且可以很容易地跨越血脑屏障，在所需的部位-大脑-传递治疗基因。

这种治疗的优点是明显的：外体是无毒的，非免疫的。它们可以在体内自由旅行，跨越几乎每一道屏障，包括血脑屏障——这可以阻止大多数药物。此外，它们被编程为针对正确的点，这样它们就不会无意中杀死正常细胞。

进一步的试验表明，与其他用作对照的分子相比，大部分外显体可能最终进入脑肿瘤并抑制肿瘤细胞生长。这意味着除了脑肿瘤外，这种疗法还可以在阿尔茨海默病和帕金森病等疾病中传递修复基因。

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