合成生物学推动靶向药物递送及细胞外囊泡研究的新进展

创作时间:

作者:

@小白创作中心

合成生物学推动靶向药物递送及细胞外囊泡研究的新进展

引用

来源

https://www.forwardpathway.com/113743

2024年11月29日，西北大学（Northwestern University，2024USNews美国大学排名：9）的研究团队在《自然通讯》期刊上发表了一项引人注目的研究，展示了如何利用人体自身的运输系统，通过微小的病毒大小的容器有效地将工程化蛋白质送达目标细胞，并触发细胞基因表达的变化。这项研究不仅为靶向生物药物递送提供了新的思路，也为生物医学领域的未来发展奠定了基础。研究由生物医学工程师Neha Kamat和化学与生物工程师Josh Leonard领导，结合了两位教授实验室的研究成果，标志着合成生物学在药物递送系统中的重要应用。

在这项研究中，研究人员设计了一种新型的纳米载体，利用细胞膜上的脂质筏（lipid rafts）来提高蛋白质与容器的结合概率，达到了高达240倍的蛋白质装载效率。根据相关研究，传统的药物载体通常只能实现10-20倍的装载效率，这一显著提升表明西北大学的纳米载体在药物递送领域具有巨大的应用潜力。研究团队采用了多种实验方法，包括荧光显微镜和流式细胞术，以评估载体的有效性和细胞内的递送效率。通过这些实验，研究人员发现，工程化蛋白质能够有效地进入目标细胞，并在细胞内引发特定基因的表达变化。这一发现不仅解决了生物药物递送中的一个主要瓶颈——如何保护脆弱的生物分子并确保它们能够准确到达病变细胞而不影响健康细胞，也为未来在免疫疗法和再生医学等领域的应用提供了可能性。

合成生物学的崛起为靶向药物递送系统的开发提供了新的视角。合成生物学结合了科学、工程和社会科学的原则，催生了许多新兴技术，如替代肉类和mRNA疫苗等。西北大学的研究团队在这一领域的贡献，展示了如何通过合成生物学的原理来设计和优化药物递送系统。通过劫持细胞的运输系统，研究人员不仅提高了药物的靶向性，还降低了对健康细胞的影响，这在传统药物递送方法中是难以实现的。

细胞外囊泡（extracellular vesicles, EVs）在生物医学工程中的作用也不容忽视。EVs作为细胞间通讯的重要载体，近年来在药物递送方面展现出广阔的应用前景。根据2023年的研究，EVs不仅可以作为药物的载体，还可以通过其自身的生物分子发挥治疗作用。例如，装载化疗药物的EVs能够提高药物的靶向性和生物相容性，减少对正常细胞的毒性。在免疫疗法中，EVs能够激活免疫细胞，增强抗肿瘤反应。这些特性使得EVs成为现代生物医学研究中的重要工具【1】。

在免疫疗法和再生医学领域，蛋白质递送方法的应用潜力巨大。随着对细胞外囊泡和合成生物学的深入研究，未来有望开发出更为高效的治疗药物。例如，水凝胶作为一种新兴的药物递送载体，因其优异的生物相容性和可调节性，成为现代医学研究的热点。水凝胶不仅可以作为细胞载体，还能模拟细胞外基质，促进细胞的生长和功能。这些特性使得水凝胶在细胞治疗和非细胞治疗中展现出广阔的应用前景。

然而，尽管这些新兴技术展现出巨大的潜力，仍面临许多挑战。例如，细胞外囊泡在临床应用中需要解决标准化和生物安全性等问题，而水凝胶的生物相容性、稳定性和降解速率等方面也需要进一步优化。未来的研究应集中在这些技术的设计优化、与先进生物制造技术的结合以及多功能平台的开发上，以满足不同疾病的治疗需求。

总的来说，西北大学的这项研究不仅为靶向生物药物递送提供了新的思路，也为合成生物学在生物医学领域的应用开辟了新的方向。随着研究的深入，未来有望在免疫疗法和再生医学等领域实现更为广泛的应用，为人类健康带来新的希望。

参考文献：