這枚硬幣大小的芯片將細(xì)胞從一種類(lèi)型轉(zhuǎn)換為另一種類(lèi)型，并帶有一個(gè)小的電脈沖——?jiǎng)?chuàng)造一種無(wú)創(chuàng)、即時(shí)的方式來(lái)修復(fù)受傷的組織。

再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家們正在尋找將人類(lèi)細(xì)胞從一種轉(zhuǎn)化為另一種的新方法。通過(guò)激活細(xì)胞DNA中的不同基因，醫(yī)生可以改變或增強(qiáng)細(xì)胞的功能，使之更有效地治療病人的損傷或疾病。

目前的基因療法為治療諸如白血病等疾病提供了有針對(duì)性的方法；然而，這些往往是需要開(kāi)刀的手術(shù)，常伴隨著重大的風(fēng)險(xiǎn)和副作用(如發(fā)燒和炎癥)。

由俄亥俄州立大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出的一種納米技術(shù)解決方案提供了一種非侵入性的替代品，其形式是一種位于皮膚表面的芯片。這是迄今為止最快的“重新編程”方法，能夠在幾分之一秒內(nèi)直接將基因代碼編碼到細(xì)胞中。

這項(xiàng)創(chuàng)新將基因編碼或有靶向的、改變細(xì)胞的蛋白質(zhì)——加載到一個(gè)指甲大小的芯片上，然后植入患者的皮膚。一旦芯片被一種小電流激活，它就會(huì)立即開(kāi)始對(duì)表皮下的細(xì)胞進(jìn)行重新編程，將皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化成其他有用的細(xì)胞，用于治療或挽救生命。

在小白鼠試驗(yàn)中，納米技術(shù)芯片首先編碼了將皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為血管細(xì)胞所必需的DNA、RNA或血漿分子。將其放在老鼠的皮膚上，就像郵票一樣，研究人員用電脈沖在芯片上觸發(fā)它的“生物貨物”來(lái)影響下面的組織。這一過(guò)程打開(kāi)了細(xì)胞膜上的微小氣孔，由此細(xì)胞的基因可以進(jìn)入細(xì)胞。

測(cè)試中的小白鼠腿部血液循環(huán)嚴(yán)重受損。術(shù)后一周內(nèi)，小白鼠重新長(zhǎng)出了新的血管；第二周，血液循環(huán)恢復(fù)，受傷的肢體得以保存；不到三周，老鼠就被治愈了。

在這項(xiàng)技術(shù)4年多的研究時(shí)間中，研究人員還在豬身上進(jìn)行了成功的血流恢復(fù)實(shí)驗(yàn)。

人體試驗(yàn)尚未開(kāi)始，但這項(xiàng)研究是急診醫(yī)學(xué)的重大突破。由于“組織納米轉(zhuǎn)染”(TNT)的治療可以立即開(kāi)始工作，并且可以在沒(méi)有實(shí)驗(yàn)室或醫(yī)院的情況下進(jìn)行，它可以在戰(zhàn)場(chǎng)上，車(chē)禍后，或者任何關(guān)鍵情況下挽救生命。

許多研究人員在這方面取得了進(jìn)展：例如，美國(guó)食品藥品管理局最近批準(zhǔn)了一種白血病療法，該療法使用病人的已經(jīng)產(chǎn)生基因變化的免疫細(xì)胞來(lái)對(duì)抗疾病。

但現(xiàn)有的基因療法具有高度的個(gè)性化，而進(jìn)行基因治療的技術(shù)包括侵入細(xì)胞采集程序和基于實(shí)驗(yàn)室(在體外)對(duì)細(xì)胞的操控。例如，在白血病治療中，醫(yī)生提取干細(xì)胞并將其放置在培養(yǎng)皿中，在細(xì)胞外部注入基因，然后將這些經(jīng)過(guò)改造的細(xì)胞重新注入患者體內(nèi)。

其他的基因療法也以類(lèi)似的方式利用病毒載體。病毒載體是被剝離出致病基因的病毒，并在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行基因改造，將優(yōu)良基因植入細(xì)胞中。

干細(xì)胞和病毒載體的方法都伴隨著發(fā)燒或炎癥等副作用，并有可能導(dǎo)致有害的基因突變。

因?yàn)?/span>TNT程序使用的是一種硅基芯片，就像一個(gè)小型注射器一樣，它繞過(guò)了在實(shí)驗(yàn)室外部操縱細(xì)胞的需要，允許在自己免疫系統(tǒng)的指導(dǎo)下，在體內(nèi)進(jìn)行這段過(guò)程。

這意味著，如果這種療法被批準(zhǔn)用于人類(lèi)，患者就不需要使用免疫抑制(或抗排斥)藥物來(lái)確保基因療法的有效性，因?yàn)樗麄兡壳氨仨毥鉀Q白血病和其他療法。

與現(xiàn)有的基因療法相比，TNT更快、更簡(jiǎn)單也更有效。在這項(xiàng)研究中，第一作者Daniel Gallego-Perez發(fā)現(xiàn)TNT技術(shù)的工作效率高達(dá)98%。

雖然這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能證明它的風(fēng)險(xiǎn)，但芯片的小尺寸，以及它由單一電脈沖就可以激活，意味著它比基于實(shí)驗(yàn)室的基因療法更容易獲得，更具有成本效益。

除了血管細(xì)胞實(shí)驗(yàn)外，俄亥俄州立大學(xué)的研究人員還利用該芯片在中過(guò)風(fēng)的老鼠皮膚上生長(zhǎng)和收獲腦細(xì)胞。然后，他們能夠?qū)⑿碌纳窠?jīng)細(xì)胞植入老鼠的大腦，使它們?cè)趲字軆?nèi)恢復(fù)，并帶領(lǐng)研究人員看到他們的技術(shù)在治療阿爾茨海默癥和其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病方面的潛在應(yīng)用能力。

盡管這項(xiàng)研究主要集中于將皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為其他類(lèi)型的細(xì)胞(如血管細(xì)胞或腦細(xì)胞)，但研究人員說(shuō)，TNT對(duì)任何類(lèi)型的組織都適用，這也就意味著它可以用來(lái)快速修復(fù)各種器官、血管和神經(jīng)。

俄亥俄州立大學(xué)的研究小組繼續(xù)完善了TNT技術(shù)和相關(guān)的程序，目前也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)人體試驗(yàn)TNT技術(shù)的障礙。他們希望明年可以開(kāi)始臨床試驗(yàn)。