智能細(xì)胞

常曉

當(dāng)談及對抗頑固性疾病以及很多遺傳病如淋巴瘤、白血病、關(guān)節(jié)炎等，自體細(xì)胞療法一直都是醫(yī)療界最為關(guān)注的解決方案。然而，盡管理論上細(xì)胞療法的功效和功能性都顯而易見，但關(guān)鍵是復(fù)雜的操作問題還有待攻克。不過，值得慶幸的是，近年來智能制造、工程技術(shù)和物理科學(xué)方面的創(chuàng)新開始有助于解決這些關(guān)鍵問題。

事實上，時下十分火熱的智能醫(yī)學(xué)，不僅非常重視人體整體空間的變化運動，而且還注重于對細(xì)胞的研究。近日，一個美國研究團(tuán)隊利用基因編輯工具CRISPR重新修飾小鼠的干細(xì)胞，得到了一種“智能細(xì)胞”，其中添加的基因可在需要時釋放抗炎生物藥物，抗擊關(guān)節(jié)炎和其他慢性疾病引起的炎癥。此消息一出，立刻在業(yè)界引發(fā)極大關(guān)注。

智能細(xì)胞可充當(dāng)“疫苗”

關(guān)節(jié)炎疾病在我們的生活中是非常多見的，許多人都在被關(guān)節(jié)炎的癥狀折磨著。目前有很多治療關(guān)節(jié)炎的藥物，如腫瘤壞死因子TNF抑制劑依那西普、英利昔單抗及阿達(dá)木單抗等，但它們會對患者的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生影響，容易帶來感染等副作用。研究人員就是希望通過重新編碼干細(xì)胞控制其對炎癥產(chǎn)生的反應(yīng)，來提供關(guān)節(jié)炎靶向治療，避免目前的藥物治療對身體產(chǎn)生的影響。

他們從實驗小鼠的尾巴提取皮膚細(xì)胞，將其轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞，然后敲除了其中與炎癥相關(guān)的基因，并用一個釋放抗炎生物藥物的基因取而代之。新獲得的干細(xì)胞又被稱為“自我修復(fù)再生療法干細(xì)胞（SMART）”，它可發(fā)育成軟骨細(xì)胞。實驗證明，該軟骨組織具有防止炎癥的作用，它不僅可被用于替換關(guān)節(jié)炎軟骨，還可保護(hù)關(guān)節(jié)和其他組織免遭慢性炎癥損壞。

負(fù)責(zé)該研究的華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院骨科教授沙貝特表示，該研究的主要目的是讓重組的干細(xì)胞發(fā)揮疫苗的作用，在患者的關(guān)節(jié)需要時提供所需的抗炎生物藥物。這相當(dāng)于創(chuàng)建了一種“智能細(xì)胞”，當(dāng)關(guān)節(jié)發(fā)出炎癥信號，如關(guān)節(jié)紅腫時，SMART細(xì)胞可阻止炎癥的發(fā)生。

精確“智能”遞送效果顯著

實際上，這一策略也可應(yīng)用于治療其他疾病系統(tǒng)。由于多功能干細(xì)胞可轉(zhuǎn)變成任何細(xì)胞類型，與CRISPR一起應(yīng)用，可以刪除或插入基因，從而具有治療許多類型疾病的可能性。比如，可制備一種檢測葡萄糖的干細(xì)胞，啟動胰島素作出相應(yīng)反應(yīng)，用于治療糖尿病等。

來自美國北卡州立大學(xué)及北卡大學(xué)教堂山分校的研究人員就開發(fā)出了這種新技術(shù)：利用修改版的胰島素和紅細(xì)胞創(chuàng)建了一個葡萄糖響應(yīng)的智能胰島素遞送系統(tǒng)。動物模型研究表明，這一新技術(shù)能在1型糖尿病小鼠中有效降低血糖水平長達(dá)48小時。

具體來說，研究人員通過用化學(xué)方法將胰島素綁定到一種稱為葡萄糖胺的葡萄糖衍生物上。然后，葡萄糖胺能夠綁定到紅細(xì)胞表面的葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白上，有效地將胰島素連接到血細(xì)胞上。這一設(shè)計最終的結(jié)果是，產(chǎn)生了一個布滿胰島素分子的紅細(xì)胞?？茖W(xué)家們希望，這些裝載了胰島素的血細(xì)胞能夠被注射到糖尿病患者中，發(fā)揮治療作用。在當(dāng)前的這一研究中，研究小組在1型糖尿病小鼠中初步證實了這一想法的可行性。

一旦進(jìn)入血液中，攜帶胰島素的血細(xì)胞會與它們的環(huán)境相互作用。如果血糖水平很高，葡萄糖分子會有效取代血細(xì)胞葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白上的葡萄糖胺。當(dāng)葡萄糖胺從血細(xì)胞中釋放出來，胰島素也會隨之釋放。然后，胰島素能夠與肝臟、肌肉和脂肪組織中與胰島素受體結(jié)合，從而觸發(fā)降低血液中葡萄糖水平的反應(yīng)。簡言之，這就是一個類似“疫苗”作用并且完全不會引起排斥的智能系統(tǒng)。系統(tǒng)在需要時發(fā)生響應(yīng)，使血液中的葡萄糖水平正?；?。

智能細(xì)胞應(yīng)用仍需時日

盡管有關(guān)“智能細(xì)胞”的研究已獲得欣喜成果，但這種細(xì)胞療法仍處在實驗階段。

其實，智能醫(yī)學(xué)的理論核心就是物質(zhì)、能量、信息。它研究了物質(zhì)的運動規(guī)律、能量的運動規(guī)律，以及以物質(zhì)和能量為載體而存在并運動變化的信息的接收與發(fā)放方法，而這本身就是個極為復(fù)雜的過程。再加上，細(xì)胞在重組排列及運動過程中，其內(nèi)部物質(zhì)的精華輻射于細(xì)胞外部空間。由于人體五臟六腑的細(xì)胞其形狀不同，內(nèi)部物質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，構(gòu)成臟腑的功能不同，因而它們各自輻射于人體空間的精華物質(zhì)亦不同。其性質(zhì)各異，也給研究帶來了難度。所以，仍需時間來判斷“智能細(xì)胞”的優(yōu)劣。

不過，從長遠(yuǎn)來看，“智能細(xì)胞”的研究無疑將給諸多頑固性疾病和遺傳性疾病帶來新的治療策略?？梢源_定，隨著智能醫(yī)學(xué)的不斷發(fā)展和突破，在不遠(yuǎn)的未來，將有更多具有不同“疫苗”功能的“智能細(xì)胞”出現(xiàn)在人們的視野中，為人類治療各種疾病帶來無限可能。讓我們拭目以待！