一種結合基因療法和磁鐵的技術，有朝一日可能為治療心血管疾病提供一種新工具，這種疾病每年危及數百萬人的生命。研究人員已經生產出攜帶連線到治療基因的磁性奈米粒子的細胞。研究人員利用外部磁鐵引導這些細胞，用它們修復了小鼠受損的動脈 (ACS Nano 2015, DOI:10.1021/acsnano.5b04996)。
動脈阻塞會導致心臟病發作或中風。當動脈光滑的單細胞內膜（或內皮）因衰老或高膽固醇等疾病而受損時，就會發生阻塞，導致斑塊開始在血管壁上生長。內皮細胞還產生一氧化氮，這對於擴張血管以使血液流動至關重要。沒有內皮細胞的區域會收縮，血流量減少，從而導致更多的斑塊沉積。醫生可以透過手術切除斑塊或疏通阻塞的血管，但即使是血管成形術等微創手術也會刮掉內皮細胞內膜，導致斑塊再次形成。
為了恢復內皮細胞層，研究人員嘗試將內皮細胞、細胞生長蛋白或編碼合成一氧化氮酶的基因注入受損部位。但是，當細胞和分子被注射時，血流會將這些物質沖走。植入支架提供了另一種遞送選擇，但這需要手術。
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丹妮拉·溫澤爾，波恩大學的生理學研究員，和她的同事們尋找一種新的方法，將注射的細胞引導到正確的位置並使其留在那裡。首先，他們將編碼綠色熒光蛋白和一氧化氮合成酶的基因包裝在病毒載體中，病毒載體通常用於將遺傳物質遞送到細胞中。他們將載體連線到磁性二氧化矽-氧化鐵奈米粒子，並將載體-奈米粒子組合載入到內皮細胞中。“細胞變得具有磁性，因此可以透過外部磁鐵進行定位，”她說。
然後，研究人員將工程細胞注射到小鼠的頸動脈中，這些血管內的內皮細胞已被移除。在其中一半的動物中，他們在治療部位放置了一塊磁鐵 30 分鐘。兩天後，暴露於磁鐵的動物的動脈顯示綠色熒光細胞附著在其內表面，覆蓋了至少一半的圓周。在另一半動物中，血流已將引入的細胞衝出動脈並沉積在腦部。
對移除的頸動脈進行的等距力測量表明，經過磁力治療的動脈能夠收縮和擴張，而未經治療的動脈則不能，這表明移植的細胞正在發揮其產生一氧化氮的作用。
溫澤爾說，該團隊的首要目標是改善術後癒合。但最終，該技術可用於預防性地減少斑塊積聚，或用於那些有患冠心病風險的人。但在該技術進入臨床之前，研究人員需要在更大的動物身上對其進行測試，並設計更好、更強的磁體元件以供人類使用。
費城兒童醫院的心臟病學研究員邁克爾·喬尼說：“功能性內皮的緩慢且常常不完全的恢復是與血管成形術相關的一個重要問題。” 這項新的研究表明“細胞和基因療法的巧妙結合”。
本文經《化學與工程新聞》(Chemical & Engineering News)（© 美國化學學會）許可轉載。 該文章於 2016 年 1 月 22 日首次發表。