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细胞也能‘夺舍’重生?科学家用新图纸,让死亡工厂恢复运转!

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为了彻底阻断先前导致实验失败的假阳性问题,他们采取了一种非常极端的策略,让受体细胞先死一会。他们使用一种DNA损伤化疗药物,彻底破坏了受体细胞的原有DNA,这种处理让受体细胞的原有基因组彻底失活,细胞失去复制能力,处于功能性死亡的状态。随后研究人员为其植入了人工合成的新基因组。实验结果表明,有一小部分受体细胞不仅存活了下来,还开始了正常表达外源基因组。这些细胞原本已经注定死亡,是新的基因组赋予了它们生命,在实际的实验中只有极少数能成功移植。团队将这些幸存者称为“僵尸细胞“。

大家可能会有点困惑,几个问题这里简单解释下。

第一个问题,对死亡的定义。这里说的死亡是从遗传和繁殖的角度来讲的。研究人员先是不可逆地破坏了受体的基因组,使其完全失去自我复制的能力。所以它确实死了。

第二个问题,为什么说它又活了?虽然基因组被灭活,但细胞工厂里的各种设施设备都是好的,只是不知道自己该干嘛,可以理解为厂房和设备还在运转,只是没了图纸。当人工合成的基因组移植进去之后,新基因组接管了这些完好的生物合成系统,重新启动了生命活动,让细胞恢复了分裂繁殖的能力。所以叫起死回生。它是用新图纸让旧的细胞工厂,重新恢复生产功能,而不是让一个完全腐烂的细胞复活。这点要区分下。其实这里说夺舍可能更形象一些。

第三个问题,为什么说是首次,2010年的首次,是首次是将人工合成的基因组移植到活的细胞中。而今年的首次,是首次将人工合成基因组移植到基因组被彻底灭活的细胞中,用非生命部件组装出了活的合成细胞。而且这项研究还有一个关键性的突破。以前需要1.5 亿个活受体细胞才能成功一个,而新方法288 个受体细胞就能成功一个,从移植所需的细胞数量上来看,效率足足提高了50万倍。

在合成生物学中,科学家一直想对微生物进行编程。如果能将整个基因组转移到细菌中,就能赋予它们全新的特性,比如用来生产药物或生物燃料。目前,这项实验还只是一次概念验证。下一步目标是将这项技术应用到大肠杆菌等更常见的微生物中。



近日沈阳药科大学的科研团队,成功利用猪精液提取物制成了一种特殊的眼药水,在小鼠实验中成功阻止了视网膜内的肿瘤生长,并保留了小鼠的视力。这项研究已于3月27号发表在了《科学进展》杂志上。

视网膜母细胞瘤是一种发生于视网膜的癌症,常见于儿童。传统的治疗手段包括直接向眼内注射药物、化疗或激光治疗。这些方法不仅极具侵入性,使得患者非常痛苦,还极易损伤眼睛里健康的非癌变组织。但是因为视网膜周围有一层致密的保护性屏障,普通药物根本无法穿透。想要在不造成额外损伤的前提下,让药物穿透屏障送达视网膜,是非常困难的。

而从猪精液中提取的“外泌体”,天然具备帮助精子穿透物理屏障的能力。在针对人类角膜细胞的实验中,研究人员发现,猪精液外泌体能够打开细胞外膜上的紧密连接,顺利穿透眼表屏障进入内部。

解决了屏障穿透问题,接下来是药物的装载与精准打击。研究人员在外泌体中装入了一个纳米酶系统”,专门用于攻击癌细胞。为了进一步提高药物的选择性,做到只杀伤癌细胞而不影响正常细胞,他们在外泌体上连接了叶酸分子。因为视网膜母细胞瘤内部的叶酸水平远高于健康细胞,这就让外泌体具备了极强的靶向定位能力。

在患有视网膜肿瘤的小鼠实验中,经过30天的测试,小鼠的肿瘤停止了生长并保持在很小的状态,同时小鼠依然拥有与无肿瘤的健康对照组相当的视力。在安全性验证方面,研究团队在兔子身上进行了为期30天的重复给药测试。结果显示该滴眼液总体安全,仅观察到了一些轻微的角膜刺激反应。

客观来看,这项研究目前仍处于概念验证阶段,使用滴眼液代替眼部注射虽然能大幅降低治疗的侵入性,但距离真正用于人类患者,还需要进行大量的人体临床试验。

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