如何劫持細胞

透過擠壓細胞來控制細胞

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如果我們能夠以某種方式讓自己的細胞聽從我們的指令,它們可能會製造胰島素、攻擊腫瘤並做其他有益的事情。但劫持細胞並非易事。目前的方法需要用病毒穿透細胞壁,這往往會造成永久性損傷。

2009 年,麻省理工學院的研究人員意外地解決了這個問題。研究人員正在嘗試一種使用微觀水槍將大分子和奈米材料植入細胞的方法。主要地,他們試圖將物質送入細胞內部——這些物質可能會在保持細胞活性的同時改變細胞的行為。化學工程師阿蒙·沙雷 (Armon Sharei) 注意到,一些被水槍射擊的細胞會短暫變形,當它們變形時,物質會進入細胞內部。“事實證明,如果你足夠快地使細胞變形,你可以暫時破壞它的膜,”沙雷說。然而,水槍是一種過於粗糙的工具。他們需要一種更溫和的擠壓細胞的方法。

沙雷在微流體領域創始人克拉夫斯·F·詹森 (Klavs F. Jensen) 和生物技術先驅羅伯特·S·蘭格 (Robert S. Langer) 的指導下工作,開發了一種矽和玻璃微晶片,該晶片蝕刻有細胞流過的通道。通道逐漸變窄,直到間隙逐漸縮小到比細胞本身更小的空間。被擠壓的細胞是柔軟的,它們強行透過。在這個過程中,細胞膜上形成臨時的孔洞。這些孔洞很小,但足夠寬,可以容納各種改變行為的試劑,包括蛋白質、核酸和碳奈米管。該技術甚至適用於幹細胞和免疫細胞,這些細胞過於敏感,無法使用以前的方法進行操作。“這種方法可以應用於如此多的細胞,這讓我們感到驚訝,”沙雷說。


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自最初的發現以來,該小組已經開發了 16 種不同的晶片,這些晶片帶有旨在擠壓不同細胞的通道陣列。更多的晶片即將問世,該裝置已經可以每秒處理 50 萬個細胞,並且還在繼續變得更快、更高效。該小組成立了一家公司來將這項技術商業化——名為 SQZ Biotech——法國、德國、荷蘭和英國的科學家很快將使用其產品。

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