原标题：【打破】明显进步外泌体产值和核酸包载功率，基因医治获得新进展！
俄亥俄州立大学化学与生物工程学院的James Lee课题组创造晰一种细胞纳米化生物芯片，在数量级上进步外泌体出产和核酸包载功率，在靶向性和效果上大大超越现在临床实验正在测验的外泌体包载的基因医治药物！这些成果12月16日宣布在《Nature Biomedical Engineering》上。
外泌体是细胞内的多囊体排泄到细胞外，半径为40-150 nm的囊泡，在生理状态下介导细胞间通讯。作为基因医治中的核酸载体，外泌体的生物相容性好，其膜上天然表达跨膜和膜锚定蛋白，因而具有体内长循环以及跨血脑和血肿瘤屏障的长处。Nature曾在2017年报道外泌体的胰腺癌靶向医治效果。但是，仅有特定品种的细胞可以排泄外泌体，且具有产值稀疏、核酸包载量低、靶向润饰难度大等缺点。
因而，研究者们创造晰一种新的细胞纳米穿孔（cell nanoporation, CNP） 生物芯片：在布满直径500nm纳米孔道的芯片上培育单层的来历细胞（如鼠的成纤维细胞或树突状细胞），将整个设备孵育在方针质粒DNA的缓冲液中，给予定向电流后，细胞膜遭到损害，带负电的核酸质粒顺着电势差从纳米孔道中进入细胞内。
尔后，细胞开端修正膜并将方针质粒转录为mRNA，一起很多排泄外泌体，以排出电流强制注入的外来质粒。但是，细胞不断抛出体外的“废物”正是研究者所需的包括方针mRNA的外泌体。外泌体排泄活动在电穿孔8h后到达峰值，并能继续24h以上。与传统的电穿孔（bulk electroporation）比较，CNP大幅度的提升了外泌体产值，并将其间mRNA的载药量进步1000倍！
CNP法出产负载方针mRNA的外泌体
关于CNP触发外泌体开释的机制，研究者以为与纳米电穿孔导致的细胞外Ca2+内流有关，由于细胞为钙离子螯合剂EGTA可以削减外泌体的开释。而且，他们观察到纳米电流通道邻近温度身高，热休克蛋白含量添加后激活p53-TSAP信号通路，然后促进外泌体开释。
CNP触发外泌体开释的机制
研究者在外泌体膜外表富集的跨膜蛋白CD47结尾克隆神经胶质瘤靶向肽，用CNP技能在其间包载抑癌基因PTEN， 重新启动骤变的抑癌开关。他们发现PTEN缺点型人U87胶质母细胞瘤细胞和小鼠GL261胶质瘤模型对CD47外泌体（Exo-T）对吸取明显添加。
进一步评价药代动力学，研究者发现过表达CD47的Exo-T在体内半衰期延伸三倍，阐明Exo-T在体内具有高度稳定性，可以进行更长时程的循环。提示Exo-T给药后保持有用的周期明显延伸，可减小临床用药频率。
最终，研究者对Exo-T的体内效果进行评价，较非靶向外泌体和TurboFect纳米载体，其穿透血脑屏障、靶向肿瘤富集的才能更强，肝脏和脾脏等其他器官的积蓄明显更低。实验组小鼠的均匀生计时刻为造膜后49天，较对照组的37天明显延伸。
CNP法制备的CD47外泌体的U87胶质瘤鼠体内靶向性和效果
Zhaogang Yang等人创造的细胞纳米穿孔法，推翻传统先纯化后载药的外泌体制备办法，奇妙使用纳米电穿孔将两过程合二为一，使细胞排泄的负载方针mRNA的外泌体，一起极大改进其产值、靶向性和适用性。现在，传统电穿孔法附载短搅扰RNA的外泌体临床实验已在进行傍边，而CNP技能展现出的高靶向、低毒性的数量级打破，提示更优异的外泌体基因医治战略在临床大范围的使用的转化可能性。
参考文献：
Zhaogang Yang et al. Large-scale generation of functional mRNA-encapsulating exosomes via cellular nanoporation. Nature Biomedical Engineering, 16 Dec, 2019.
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