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机器人细胞可以从内部攻击癌症

时间:2023-10-27   访问量:116

为了让工程细胞发挥有用的作用,例如输送药物或感知污染,它需要做两件事:生存和死亡。也就是说,它必须能够承受许多可能过快杀死细胞的危险,例如抗生素或不适宜的pH值,而且它还必须无法复制并导致环境或生物灾难。


现在,加州大学戴维斯分校的研究人员创造了注入水凝胶的“机器人细胞”,这种细胞可以在自然细胞更快被杀死的环境中存活更长时间。


这个想法首先出现在当时该大学的研究生路易斯·爱德华多·孔特雷拉斯-拉诺 (Luis Eduardo Contreras-Llano) 和他的同事们身上,当时正值 COVID-19 封锁期间。“我们在想,‘我们能利用实验室现有的材料做些什么新的、令人兴奋的事情?’”他说。“如果我们尝试将水凝胶融入细菌中并看看这是否可能呢?”

事实证明这是可能的,而且相对简单。当高温差引起热休克时,细胞会吸收周围的任何物质。Contreras-Llano 将细菌冷却至 -112°F,然后在几分钟内将温度升至 77°F。“这迫使细胞吸收周围环境中的一切,”他说。


然后用足够的紫外线照射细胞以使水凝胶聚合。在调整了可用的参数(光、温度和时间)后,他们最终对这个过程进行了巧妙的调整,使得交联量可以阻止细胞分裂,但又不会过多到导致细胞因过度的内部结晶而被杀死。


改变后的细胞在几种可能击败非机器人细胞的情况下幸存下来:高pH值、高盐浓度和各种抗生素。“所以你可以想象,例如,如果患者也有感染,普通细菌就会受到抗生素的影响。因此,你可以使用这种类型的细胞作为药物输送机制。” 它们不可能分裂、复制和/或最终变异,因为“它们受到物理限制。从机械角度来说,他们无法做到这一点,”他补充道。

研究小组进一步改造了他们的机器人细胞,使其表达一种名为 Invasin 的蛋白质,使它们能够穿透癌细胞。未来的工程可以将他们的技术与带有癌症受体的细胞结合起来。一旦达到目标,这些经过改造的奇迹细菌也可能开始合成药物来攻击癌症。


由此产生的论文“通过细胞内水凝胶工程改造机器人细菌”发表在今年一月的《先进科学》杂志上。最近,Contreras-Llano 的团队用透射电子显微镜观察了他们的机器人细胞,以了解细胞壁内部发生了什么。“它不是一个壳,”他说,“它更像是一个球体,位于细胞质内部。” 除了最初实验中使用的大肠杆菌之外,他们还开始尝试将该技术应用于其他细菌。


“如果我们要使用更先进、更多样化的工具集,那就太棒了,”Contreras-Llano 说。“所以,潜力很大,但我认为我们现在所做的还为时尚早。”

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