科技日報(bào)記者 張佳欣

如果人體內(nèi)有一座會“自己制藥”的微型工廠，慢性病患者就不用每天記著吃藥或打針了。美國西北大學(xué)牽頭的國際研究團(tuán)隊(duì)，正讓這種設(shè)想逐漸變成現(xiàn)實(shí)。他們開發(fā)出一種可植入式“活體藥房”，讓工程細(xì)胞在體內(nèi)持續(xù)生產(chǎn)藥物。如果未來技術(shù)進(jìn)一步成熟，這類“活體藥房”有望通過一次植入實(shí)現(xiàn)對慢性病的長期治療。相關(guān)成果發(fā)表于27日《細(xì)胞》雜志社旗下期刊《設(shè)備》。

傳統(tǒng)生物藥物的半衰期往往不同，要讓多種藥物同時(shí)保持穩(wěn)定濃度并不容易，而這種植入式“細(xì)胞工廠”可持續(xù)生產(chǎn)藥物，只要讓細(xì)胞活下來，就能讓多種藥物同時(shí)維持在穩(wěn)定水平。不過，這類技術(shù)長期以來面臨一個(gè)看似簡單卻難以解決的問題，也就是氧氣供應(yīng)。當(dāng)大量工程細(xì)胞被封裝進(jìn)植入裝置時(shí)，它們會相互“爭搶”氧氣。供氧不足，許多細(xì)胞就會死亡，從而限制藥物生產(chǎn)能力。

為此，團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種可在裝置內(nèi)部直接產(chǎn)生氧氣的系統(tǒng)。其原理是通過微型電化學(xué)裝置分解周圍的水分子，從而持續(xù)釋放氧氣，相當(dāng)于在細(xì)胞身邊放了一臺“微型制氧機(jī)”。

整個(gè)系統(tǒng)被命名為HOBIT（用于植入治療的混合氧合生物電子系統(tǒng)），大小相當(dāng)于一塊對折的口香糖，主要包含3個(gè)核心部分：裝細(xì)胞的腔室、微型氧氣發(fā)生器，以及負(fù)責(zé)調(diào)控氧氣產(chǎn)生并與外部設(shè)備通信的電子元件和電池。這種設(shè)計(jì)既能保護(hù)細(xì)胞免受人體免疫系統(tǒng)攻擊，又能持續(xù)為細(xì)胞提供氧氣和營養(yǎng)，讓這些細(xì)胞像一個(gè)個(gè)“小藥廠”一樣連續(xù)工作數(shù)周。

團(tuán)隊(duì)對細(xì)胞進(jìn)行了基因工程改造，使其能同時(shí)產(chǎn)生3種不同半衰期的生物藥物。接著，他們將這些工程細(xì)胞植入大鼠體內(nèi)，并連續(xù)30天監(jiān)測其血液中的藥物水平。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在配備供氧系統(tǒng)的裝置中，3種藥物在整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間都保持穩(wěn)定；而在沒有供氧的對照組中，半衰期較短的藥物7天后就檢測不到了，半衰期較長的藥物也逐漸下降。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，供氧裝置中約65%的細(xì)胞仍然存活，而對照組僅約20%。

隨著生物電子技術(shù)與細(xì)胞療法不斷融合，這類裝置未來有望成為人體內(nèi)可編程的“藥物工廠”，以目前難以實(shí)現(xiàn)的方式提供復(fù)雜治療方案。

總編輯圈點(diǎn)

將經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的工程細(xì)胞植入人體，使其如同微型生物工廠一般，在體內(nèi)長期、穩(wěn)定地合成并釋放藥物。這一創(chuàng)新模式，是對傳統(tǒng)給藥方式的一次重要革新。試想，糖尿病、心臟病等慢性病患者，或?qū)⒏鎰e每日定時(shí)服藥的困擾，依靠體內(nèi)這座“細(xì)胞工廠”實(shí)現(xiàn)按需生產(chǎn)、就近供給。然而，如何保障這座“細(xì)胞工廠”持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)？充足的氧氣供應(yīng)是關(guān)鍵。而最新研究成果為破解這一難題，提供了精妙可行的方案。