如果將細胞比喻為生產(chǎn)生物分子的工廠，那么外泌體就是攜帶這些分子的運載器，它們能夠直接進入受體細胞內(nèi)部，釋放所攜帶的物質(zhì)，進而影響受體細胞。近年來，外泌體被用于探索治療人類疾病的藥物分子遞送載體，在藥物研發(fā)領(lǐng)域表現(xiàn)出較大的應(yīng)用潛力。

前不久，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院研究員楊慧帶領(lǐng)團隊，研發(fā)了一種納米流控芯片技術(shù)，實現(xiàn)了外泌體藥物載體的高通量制備，并通過實驗驗證了新型外泌體藥物載體的抗腫瘤效果。該成果已于9月2日以封面文章形式發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《Small》。

據(jù)楊慧介紹，外泌體的直徑大約為30-200納米，作為一種天然的細胞間物質(zhì)載體，可以分泌到細胞外空間或體液，通過生物分子的轉(zhuǎn)移和傳遞，來實現(xiàn)細胞間的通訊。

楊慧說，將外源物質(zhì)裝載到外泌體中，有一些傳統(tǒng)方法，比如電穿孔法，但這種方法存在著裝載效率過低、極易破壞外泌體完整性和功能性的缺點，這讓外泌體在生物醫(yī)藥應(yīng)用上面臨重大挑戰(zhàn)。

楊慧團隊就此提出一種名為“外泌體納米穿孔器”的高通量芯片，可將多種外源物質(zhì)裝載到外泌體中，并獲得大量裝有藥物的無損傷外泌體樣品。

此成果論文第一作者、中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院博士研究生郝銳說，“外泌體納米穿孔器”借助納米流體芯片技術(shù)，可以實現(xiàn)外泌體藥物載體制備條件的高度可控。

據(jù)他介紹，研究團隊制造了結(jié)構(gòu)精密的納米級通道，實現(xiàn)了3萬個模塊的并行工作，可極大提高工作效率。借助納米通道，研究團隊對外泌體進行機械擠壓和流體剪切，在外泌體膜表面，產(chǎn)生短暫存在但不破壞生物膜結(jié)構(gòu)的納米孔，促進外源物質(zhì)分子從周圍溶液進入外泌體，從而實現(xiàn)了外泌體藥物載體的無損傷制備。

研究團隊為進一步驗證“外泌體納米穿孔器”的有效性，選取阿霉素作為驗證對象。阿霉素作為一類抗生素類藥物，常作為腦膠質(zhì)瘤、惡性淋巴瘤、乳腺癌以及肺癌等各類癌癥的治療藥物。

最終，研究團隊證實了“外泌體納米穿孔器”可以將其高效裝載到外泌體中，載藥外泌體可以將阿霉素，運輸?shù)椒伟┘毎湍[瘤球中，并誘導(dǎo)癌細胞死亡和抑制腫瘤球生長。

“研究結(jié)果表明，我們開發(fā)的納米流控芯片，確保了含藥外泌體的活性，同時架起了對抗癌細胞、腫瘤細胞等的‘直擊通道’，在不產(chǎn)生免疫反應(yīng)的情況下釋放內(nèi)含藥物，這是外泌體藥物臨床應(yīng)用的重要前提。”楊慧說。

目前，研究團隊正在努力將這一納米流控系統(tǒng)進行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。楊慧介紹，未來，基于納米流控芯片技術(shù)，實現(xiàn)外泌體載藥的新策略，有望發(fā)展成為一個平臺型工具，將具有生物學(xué)意義和臨床治療作用的不同外源物質(zhì)裝載到外泌體中，在生物學(xué)研究和無細胞治療方法開發(fā)上得到更多應(yīng)用。