PNAS：紅細胞可作為全身給藥載體

日期：2014-07-02 09:26:32

當紅細胞穿越血管時，它們將氧氣傳遞到你身體幾乎每一個角落和空隙。但是氧氣并不是它們能攜帶的唯一東西。目前，麻省理工學院一個研究小組通過設計紅血細胞，使其表面具有“粘性”蛋白質，賦予這些細胞攜帶任何東西的能力，從治療免疫系統疾病或癌癥的藥物，到用于血管成像的放射性分子。相關研究結果發表在6月30日的《PNAS》雜志。

賓夕法尼亞大學的生物化學家Vladimir Muzykantov沒有參與這項新工作，他表示：“這真是一個偉大的想法，也是一種非常新穎的方法。”

紅細胞占人體所有細胞的1/4，能存活平均4個月的時間。麻省理工學院的免疫學家Hidde Ploegh指出，紅細胞的普遍性和長壽命，使得它們成為一種理想的載體，可攜帶藥物進行全身治療。此前，研究人員通過使分子穿過細胞膜進入其內部，將藥物加載到紅細胞中，但是這個過程會削弱細胞，只有當細胞到達其最終目的地時，分子才能釋放。

Ploegh及其同事希望將分子附加到紅細胞的外部。由于紅血細胞沒有細胞核，因此缺乏制造新蛋白的遺傳物質，研究人員轉向有核紅血球——仍含有DNA的紅細胞前體細胞，實際上是未成熟的紅細胞。科學家們將已知編碼紅細胞表面蛋白的基因修改版本，添加到有核紅細胞中。引入的基因序列有過修改，因此有核紅細胞會產生具有額外標記的表面蛋白質，可被稱為分揀酶（sortase）的蛋白質所識別。

當有核紅細胞成熟為紅血細胞時，這些工程蛋白質仍然存留。當研究人員將分揀酶添加到成熟的細胞混合物中時，這個蛋白會剪掉每個工程蛋白質的末端，留下“粘性”拖車鉤栓用于攜帶藥物。然后，具有相應分揀酶標簽的任何分子，可與紅細胞的表面蛋白質結合。為了顯示這個鉤栓如何起作用，Ploegh的研究小組把維生素生物素附加到紅細胞上，然后將其注入小鼠體內。攜帶生物素的細胞在血液循環中存活了至少28天。

Ploegh設想，未來可用這種技術創建一種新型個性化療法——分離你自己的細胞，用來產生分化為有核紅細胞的干細胞，經遺傳改造攜帶一個分子，然后注入到你的體內。需要在循環系統中傳播的任何分子都可以是貨物。等到有核紅細胞成熟為紅細胞的時候，它們將失去自己的DNA，從而消除了遺傳物質持續突變或擴散的風險。Ploegh指出：“你可以安裝的有效荷載是無限的。但是現在，很多應用仍然還是假設。”

Muzykantov已經開發出利用紅血細胞作為分子載體的其他方法，他表示，這種新方法的意義超過了藥物傳遞。它可以被用來跟蹤紅血細胞，診斷血液疾病，將成像劑擴散到體內，對動脈粥狀硬化斑塊或阻塞的動脈成像，或在移植之前，通過阻斷進入血流的抑制性抗體，壓制免疫系統。

他補充道：“但是在動物模型中，還有很多問題要解決。我很想看到一個示范，即利用這種方法將一種真正的藥物結合到紅細胞，但它仍然是有效的。”