萊斯大學的科學家發明了一種細胞因子工廠貼片,利用工程化細胞隨時間將治療性蛋白直接釋放到慢性傷口中。
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經過改造的“活體繃帶”能夠將愈合信號直接遞送到身體最需要的地方,為治療慢性傷口提供了一種新方法。萊斯大學的研究人員開發出一種細胞因子工廠貼片,可持續向傷口內釋放治療性蛋白。
慢性傷口至今仍難以治療,原因在于身體往往難以維持組織修復所需的免疫信號。現有療法也面臨局限,因為愈合蛋白會快速降解,無法在傷口部位長時間停留。
局部遞送愈合信號
萊斯團隊將該貼片設計為一種基于細胞的遞送平臺,把工程化細胞當作微型工廠。這些細胞能長時間持續生產細胞因子,而不是短時大量釋放。
細胞因子是調節炎癥、免疫活性和組織再生的信號蛋白。通過將它們直接遞送到傷口部位,貼片旨在恢復期間維持穩定的愈合環境。
該裝置來自Omid Veiseh的實驗室。研究人員將經過工程改造、可分泌IL-10、IL-12和TGF-β等細胞因子的ARPE-19細胞包裹在保護性生物相容基質中。
這種基質允許營養物質和治療性蛋白穿過材料,同時保護工程化細胞免受宿主免疫系統的攻擊。研究人員表示,這種設置有助于維持更長時間的局部細胞因子遞送。
在臨床前研究中,貼片加快了小鼠和豬的切除傷口模型的愈合。研究結果凸顯了在組織修復期間進行持續、局部免疫調節的潛力。
“研究結果展示了持續、局部的細胞因子遞送如何支持組織修復中涉及的關鍵生物通路,”Veiseh說。他補充道,在傷口部位維持穩定的信號分子供應,有助于更有效地調動身體的自然愈合反應。
工程化細胞發揮作用
研究人員還檢測了貼片在細胞層面如何影響生物活性。RNA測序揭示,治療后多條與傷口愈合相關的通路被激活。
轉錄組分析顯示,與組織再生和免疫調節相關的基因活性增強。這些結果為動物模型中觀察到的更快愈合提供了分子層面的解釋。
該平臺還提供了超越單一治療策略的靈活性。研究人員設計了該系統,使科學家能夠改造工程化細胞,以生產不同組合的細胞因子、生長因子或治療性蛋白。
這種模塊化結構有助于針對不同的傷口類型和疾病定制未來的治療方案。團隊還整合了一種優化的水凝膠基質,未來或許能與生物電子技術協同工作。
拓展未來應用
研究人員相信,細胞因子工廠的概念可以擴展到傷口愈合之外。他們表示,該平臺也許能在需要持續、位點特異性免疫信號的疾病中支持治療性蛋白的局部遞送。
該研究的共同作者、萊斯大學生物工程系助理研究教授Christian Schreib稱,團隊現計劃提升對細胞因子遞送的控制能力。
“能夠調節細胞因子遞送的類型和時間,為更精準地控制愈合過程打開了大門,”Schreib說。他補充道,未來的工作可能包括利用光遺傳學系統實時調控細胞因子的分泌。該研究得到了美國國防高級研究計劃局的支持。
這項研究發表在《自然-生物醫學工程》期刊上。
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