近日，化學與生命科學學院汪聯輝教授、丁顯光教授與新加坡國立大學合作，在合成生物學與無線生物電子領域取得進展，相關成果以“Mechanoelectronic stimulation of autologous extracellular vesicle biosynthesis implant for gut microbiota modulation”為題發表在國際學術期刊Nature Communications上。汪聯輝教授、丁顯光教授和NUS David Tai leong為共同通訊作者，青年教師萬雙雙為論文第一作者，材料科學與工程學院楊文靜教授給予大力支持。
《自然?通訊》刊發南郵科研團隊在合成生物學與無線生物電子領域最新研究進展
近年來，以外泌體為代表的細胞外囊泡受到醫藥行業的廣泛關注。作為細胞分泌的天然納米材料，其內含豐富的核酸、蛋白等組分，在生理穩態的維持、病理發生和發展過程中起著重要作用，團隊前期對這類生物信息材料的成分解析、有效利用進行了系列研究和分析（Anal. Chem. 2022, 14794; Adv. Sci. 2023，2204814; ACS Nano 2024, 9613）。雖然外泌體在醫療大健康領域受到廣泛青睞，吸引包括羅氏、武田、禮來在內的諸多制藥巨頭紛紛進場布局，但如何規模化、批量獲取這類生物活性的納米級囊泡依然極具挑戰，并且成為限制其產業化、臨床轉化的痛點。
針對以上難題，團隊從細胞生物信息學角度出發，發展了一種無線生物電子學技術，通過給予細胞力學信號刺激，控制目的細胞大量生產外泌體（稱之為細胞按摩技術-iMASSAGE）。該技術的特點與優勢是：與目前常規的通過擴大細胞培養量來實現外泌體獲取量提升的方法相比，iMASSAGE技術無需通過增加細胞量，而是通過提升每個細胞的生產效率，來實現外泌體產量的提升；該技術使用無線生物電子器件，能夠遠程控制器件內的細胞生產外泌體，因此，可以進一步植入體內病變區，通過電子設備按需控制體內外泌體生產，滿足潛在個體治療的需求；基于體內病變區原位生產和釋放治療性外泌體的技術，可以避免常規靜脈或系統給藥導致的體液循環消耗和脫靶效應，增強局部有效治療濃度；通過特定細胞的在體原位外泌體可控生產，該技術有可能為探索體內細胞與細胞、細胞與腸菌、腫瘤菌群間的跨物種生物信息交流提供工具。
基于“細胞按摩”技術的外泌體促生物合成與植入式無線電子
該工作得到國家自然科學基金、江蘇省前沿引領技術基礎研究專項、有機電子與信息顯示國家重點實驗室主任基金等項目的支持。
（撰稿：丁顯光 初審：賴文勇 編輯：王存宏 審核：張豐）