由美国卡内基梅隆大学研究人员领导的国际科学家团队设计了一种具有聚合物表面的新型杂化外泌体，可用于精确、一致地提供治疗药物。该研究已由美国国家科学院院刊（PNAS）在线发表，并于1月12日发表在该杂志上。麻省理工学院的博士后研究员Sushil Lathwal和Saigopalakrishna Yerneni说，这项研究的起源是在几年前。Sushil Lathwal是卡内基梅隆大学的梅隆理工学院获得的化学博士学位。目前攻读生物医学工程博士学位的Yerneni一直致力于了解细胞间的通讯并开发合成的外泌体。这种微小的细胞外囊泡可以将各种货物从整个细胞运送到整个体内，就像邮递员一样。Yerneni说：“这些“邮递员”的独特之处在于它们经过优化，可以在体内传播，而不会引起免疫系统的过度关注，使它们成为理想的药物输送工具。”近年来，科学家一直在努力利用这些天然纳米颗粒来提供治疗药物，例如抗癌药物。然而，天然外泌体在储存和在体内循环时非常不稳定，限制了它们在医学上的潜在功效。在Lathwal的研究中，一直致力于使用原子转移自由基聚合（ATRP）来自动化聚合物生物杂化物的合成，这是由J.C.华纳大学自然科学教授Krzysztof Matyjaszewski在1994年开发的突破性的受控聚合方法。Lathwal说：“当我们那天晚上观察啤酒中类似于外泌体的气泡时，我们认为，我们可以将聚合物化学与外泌体结合起来，创造出独特的一类外泌体-聚合物杂化物。”这个想法引发了合作，来自梅隆理工学院、工程学院和其他三个国家的机构的研究人员参与其中。该科研团队的最新研究是建立在去年发表在ACS Nano期刊上的研究成果之上的，展示了创建“通用平台”的过程，该平台可轻松生产带有DNA-胆固醇束缚物的合成外泌体，可用于将多种货物运送至细胞。在他们的PNAS研究中，研究人员利用ATRP的力量制造了在表面上具有数千条聚合物链的外泌体，称为外泌体聚合物杂化物。这些生物相容性表面聚合物可作为外泌体的保护壳，使其更加稳定。Yerneni说：“我们能够将外泌体的保存期限从数周提高到数月。” “但是更重要的是，我们将外泌体在血液中的循环时间增加了几倍，为它们提供了足够的时间到达目标组织。”天然外泌体在三小时内便从血液循环中清除，而外泌体-聚合物则在注射后12小时仍保持循环。Lathwal说：“创建外泌体-聚合物杂化体是解决将外泌体用作药物递送载体的一些主要挑战的第一步。”然而，他们指出，在找到治疗方法之前，还需要做更多的工作。Yerneni说：“研究人员仍然需要弄清细胞如何合成外泌体，以及为什么它们如此有效地渗透细胞并逃避免疫检测。” “只有在他们回答了这些基本问题之后，这种新的给药方式才能为临床应用做好准备。”参考文献：Lathwal S, Yerneni SS, Boye S, Muza UL, Takahashi S, Sugimoto N,Lederer A, Das SR, Campbell PG, Matyjaszewski K. (2020) Engineering exosome polymer hybrids by atom transfer radical polymerization. PNAS118(2):e2020241118.
