麻省理工学院 信用:CC0公共领域 麻省理工学院的工程师利用专门的纳米粒子，开发了一种关闭骨髓细胞中特定基因的方法，这些基因在产生血细胞中起着重要作用
研究人员说，这些颗粒可以被定制来帮助治疗心脏病或提高需要干细胞移植的患者的干细胞产量
这种被称为“核糖核酸干扰”的基因疗法通常很难针对除了肝脏以外的器官，因为在肝脏中，纳米粒子往往会积聚
麻省理工学院的研究人员能够改变他们的粒子，使它们在骨髓细胞中积累
“如果我们能让这些粒子撞击其他感兴趣的器官，就可以有更广泛的疾病应用来探索，而我们对这篇论文真正感兴趣的是骨髓
“骨髓是血细胞的造血场所，这些产生了导致各种疾病的整个细胞谱系，”麻省理工学院前博士后、该研究的主要作者之一迈克尔·米切尔说
在一项对小鼠的研究中，研究人员表明，他们可以使用这种方法通过抑制促进炎症和导致心脏病的骨髓血细胞的释放来改善心脏病发作后的恢复
德国弗赖堡大学心脏中心的心脏病专家马文·克罗恩-格林伯格和马萨诸塞州总医院的研究员马克西米连·施洛斯也是这篇论文的主要作者，这篇论文发表在今天的《自然生物医学工程》上
该论文的资深作者是麻省理工学院化学工程教授、麻省理工学院科赫癌症综合研究所和医学工程与科学研究所成员丹尼尔·安德森，以及MGH大学放射学教授马提亚斯·纳伦多夫
瞄准骨髓 核糖核酸干扰是一种策略，通过传递阻止特定基因在细胞中开启的短链核糖核酸，有可能用于治疗多种疾病
到目前为止，这种疗法的最大障碍是很难将其输送到身体的正确部位
当注射到血液中时，携带核糖核酸的纳米颗粒往往会在肝脏中积累，一些生物技术公司利用这一点开发了肝病的新实验疗法
安德森的实验室与麻省理工学院教授罗伯特·兰格合作，他也是这项新研究的作者，之前已经开发出一种聚合物纳米粒子，可以将RNA输送到肝脏以外的器官
这些颗粒包裹着有助于稳定它们的脂质，它们可以靶向器官，如肺、心脏和脾脏，这取决于颗粒的组成和分子量
“核糖核酸纳米粒子目前被美国食品和药物管理局批准作为肝脏靶向治疗，但对许多疾病有希望，从新冠肺炎疫苗到可以永久修复疾病基因的药物，”安德森说
“我们认为，设计纳米粒子，将核糖核酸输送到体内不同类型的细胞和器官，是实现基因治疗最广泛潜力的关键
" 在新的研究中，研究人员着手调整粒子，以便它们能够到达骨髓
骨髓含有干细胞，通过一种叫做造血的过程产生许多不同类型的血细胞
刺激这一过程可以提高造血干细胞移植的产量，而抑制这一过程可能对心脏病或其他疾病的患者产生有益的影响
“如果我们能够开发出控制骨髓和造血干细胞小生境中细胞活动的技术，它可能会对疾病的应用产生变革，”米切尔说，他现在是宾夕法尼亚大学生物工程的助理教授
研究人员从他们以前用于靶向肺部的粒子开始，并创造了具有不同排列的表面涂层聚乙二醇的变体
他们测试了其中的15种颗粒，发现其中一种能够避免被肝脏或肺部捕获，并能有效地在骨髓内皮细胞中积累
他们还表明，这种粒子携带的核糖核酸可以将目标基因的表达减少80%
研究人员用两个他们认为有利于击倒的基因测试了这种方法
第一种，SDF1，是一种通常阻止造血干细胞离开骨髓的分子
关闭这种基因可以达到与医生通常用于诱导需要接受血癌放射治疗的患者释放造血干细胞的药物相同的效果
这些干细胞后来被移植到病人的血细胞中
米切尔说:“如果你有办法击倒SDF1，你可以释放这些造血干细胞，这对移植非常重要，这样你就可以从病人身上获得更多。”
研究人员表明，当他们使用纳米粒子敲除SDF1时，他们可以将造血干细胞的释放提高五倍，这与目前用于促进干细胞释放的药物达到的水平相当。
他们还表明，当移植到另一只小鼠体内时，这些细胞可以成功地分化成新的血细胞
“我们对最新的结果非常兴奋，”兰格说，他也是大卫·H
麻省理工学院科赫研究所教授
“以前，我们已经开发了针对肝脏和血管细胞的高通量合成和筛选方法，现在在这项研究中，针对骨髓
我们希望这将为骨髓疾病如多发性骨髓瘤和其他疾病带来新的治疗方法
" 抗击心脏病 研究人员针对的第二个基因是单核细胞趋化蛋白1，一种在心脏病中起关键作用的分子
心脏病发作后，当骨髓细胞释放单核细胞趋化蛋白1时，它会刺激大量免疫细胞离开骨髓，进入心脏，在那里它们会促进炎症，并可能导致进一步的心脏损伤
在一项对小鼠的研究中，研究人员发现，传递针对单核细胞趋化蛋白1的核糖核酸会减少心脏病发作后进入心脏的免疫细胞数量
接受这种治疗的小鼠在心脏病发作后，心脏组织的愈合也有所改善
米切尔说:“我们现在知道免疫细胞在心脏病发作和心力衰竭的进展中起着如此关键的作用。”
“如果我们能够开发治疗策略来阻止源自骨髓的免疫细胞进入心脏，这可能是治疗心脏病的一种新方法
这是以核酸为基础的第一次演示
" 在宾夕法尼亚大学的实验室里，米切尔正在研究新的纳米技术，这些技术针对骨髓和免疫细胞，用于治疗其他疾病，尤其是血液癌症，如多发性骨髓瘤
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