近日，化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院汪聯(lián)輝教授、丁顯光教授與新加坡國立大學(xué)合作，在合成生物學(xué)與無線生物電子領(lǐng)域取得進(jìn)展，相關(guān)成果以“Mechanoelectronic stimulation of autologous extracellular vesicle biosynthesis implant for gut microbiota modulation”為題發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Nature Communications上。汪聯(lián)輝教授、丁顯光教授和NUS David Tai leong為共同通訊作者，青年教師萬雙雙為論文第一作者，材料科學(xué)與工程學(xué)院楊文靜教授給予大力支持。
《自然?通訊》刊發(fā)南郵科研團(tuán)隊(duì)在合成生物學(xué)與無線生物電子領(lǐng)域最新研究進(jìn)展
近年來，以外泌體為代表的細(xì)胞外囊泡受到醫(yī)藥行業(yè)的廣泛關(guān)注。作為細(xì)胞分泌的天然納米材料，其內(nèi)含豐富的核酸、蛋白等組分，在生理穩(wěn)態(tài)的維持、病理發(fā)生和發(fā)展過程中起著重要作用，團(tuán)隊(duì)前期對這類生物信息材料的成分解析、有效利用進(jìn)行了系列研究和分析（Anal. Chem. 2022, 14794; Adv. Sci. 2023，2204814; ACS Nano 2024, 9613）。雖然外泌體在醫(yī)療大健康領(lǐng)域受到廣泛青睞，吸引包括羅氏、武田、禮來在內(nèi)的諸多制藥巨頭紛紛進(jìn)場布局，但如何規(guī)模化、批量獲取這類生物活性的納米級囊泡依然極具挑戰(zhàn)，并且成為限制其產(chǎn)業(yè)化、臨床轉(zhuǎn)化的痛點(diǎn)。
針對以上難題，團(tuán)隊(duì)從細(xì)胞生物信息學(xué)角度出發(fā)，發(fā)展了一種無線生物電子學(xué)技術(shù)，通過給予細(xì)胞力學(xué)信號刺激，控制目的細(xì)胞大量生產(chǎn)外泌體（稱之為細(xì)胞按摩技術(shù)-iMASSAGE）。該技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)勢是：與目前常規(guī)的通過擴(kuò)大細(xì)胞培養(yǎng)量來實(shí)現(xiàn)外泌體獲取量提升的方法相比，iMASSAGE技術(shù)無需通過增加細(xì)胞量，而是通過提升每個(gè)細(xì)胞的生產(chǎn)效率，來實(shí)現(xiàn)外泌體產(chǎn)量的提升；該技術(shù)使用無線生物電子器件，能夠遠(yuǎn)程控制器件內(nèi)的細(xì)胞生產(chǎn)外泌體，因此，可以進(jìn)一步植入體內(nèi)病變區(qū)，通過電子設(shè)備按需控制體內(nèi)外泌體生產(chǎn)，滿足潛在個(gè)體治療的需求；基于體內(nèi)病變區(qū)原位生產(chǎn)和釋放治療性外泌體的技術(shù)，可以避免常規(guī)靜脈或系統(tǒng)給藥導(dǎo)致的體液循環(huán)消耗和脫靶效應(yīng)，增強(qiáng)局部有效治療濃度；通過特定細(xì)胞的在體原位外泌體可控生產(chǎn)，該技術(shù)有可能為探索體內(nèi)細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與腸菌、腫瘤菌群間的跨物種生物信息交流提供工具。
基于“細(xì)胞按摩”技術(shù)的外泌體促生物合成與植入式無線電子
該工作得到國家自然科學(xué)基金、江蘇省前沿引領(lǐng)技術(shù)基礎(chǔ)研究專項(xiàng)、有機(jī)電子與信息顯示國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任基金等項(xiàng)目的支持。
（撰稿：丁顯光 初審：賴文勇 編輯：王存宏 審核：張豐）