Nature子刊：新技术实现细胞预编程

　　

生物通报道：BWH和MIT的科学家们构建了更易于控制的细胞，移植这些细胞可以大大提升细胞疗法的效果和效率。

副教授Jeffrey Karp和James Ankrum博士向细胞内载入了特殊的微粒。这些微粒能够在数天或数周的时间里，通过降解持续为细胞提供指引，长时间控制细胞的行为。这一技术发表在本月的Nature Protocols杂志上。

“不管细胞在机体的什么位置，它的行为都受到自身内部的控制，”Karp说。“目前的细胞疗法，往往是将细胞放在掺有药物的微载体或支架上。这种方法有很大的局限，因为细胞要离这些材料非常近才能起到效果，而且这类材料往往太大难以进入血液循环。我们的新策略与此完全不同的。”

众所周知，培养皿中的细胞更好控制。给这些细胞添加正确的分子或药物，就能改变它们的行为，例如诱导干细胞的分化或者校正癌细胞中的缺陷。在细胞移植后，这种水平的控制就会失效，因为移植细胞主要受自身内部的控制。Karp等人解决了这一问题，他们通过微粒使细胞成为预编程的单位，这一技术称为“particle engineering”。这些稳定存在于细胞内部的微粒，可以长时间控制细胞的行为，决定是释放抗炎症因子，还是再生受损组织。

“将这些颗粒内化到细胞后，可以立刻进行移植，也可以将其冷冻保存，”Karp说。“这些细胞移植到患者体内后，微粒开始从内部释放药剂，控制细胞是进行分化还是参与免疫调节。”

细胞疗法可以用来摧毁肿瘤、替代坏死组织、和促进再生。目前细胞疗法面临的一个最大挑战是，如何在细胞移植后有效控制其功能和命运。这项新研究中的技术，利用持续释放药剂的细胞内微粒，实现了对细胞表型的长时间控制（从数天到数周）。

将这一技术普及到临床应用可能还需要上十年时间，不过研究人员指出，这一技术可以在许多研究领域为人们提供帮助。“这是一个通用的平台，可以帮助人们在体内跟踪和控制细胞，诱导干细胞的分化，或者改变细胞与免疫细胞的互作方式，”Ankrum说。

研究显示，“particle engineering”可以实现对多种不同类型的细胞进行改造，包括干细胞、免疫细胞和胰腺细胞。人们可以利用这一技术，控制细胞活力、细胞分化、细胞增殖以及细胞的分泌蛋白组。此外，这一技术还能够向细胞的微环境释放药物，例如地塞米松、罗丹明和氧化铁。

 

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

Engineering cells with intracellular agent–loaded microparticles to control cell phenotype

Cell therapies enable unprecedented treatment options to replace tissues, destroy tumors and facilitate regeneration. The greatest challenge facing cell therapy is the inability to control the fate and function of cells after transplantation. We have developed an approach to control cell phenotype in vitro and after transplantation by engineering cells with intracellular depots that continuously release phenotype-altering agents for days to weeks. The platform enables control of cells' secretome, viability, proliferation and differentiation, and the platform can be used to deliver drugs or other factors (e.g., dexamethasone, rhodamine and iron oxide) to the cell's microenvironment. The preparation, efficient internalization and intracellular stabilization of ∼1-μm drug-loaded microparticles are critical for establishing sustained control of cell phenotype. Herein we provide a protocol to generate and characterize micrometer-sized agent-doped poly(lactic-co-glycolic) acid (PLGA) particles by using a single-emulsion evaporation technique (7 h), to uniformly engineer cultured cells (15 h), to confirm particle internalization and to troubleshoot commonly experienced obstacles.