當(dāng)紅細(xì)胞穿越血管時(shí)，它們將氧氣傳遞到你身體幾乎每一個(gè)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(xué)院一個(gè)研究小組通過(guò)設(shè)計(jì)紅血細(xì)胞，使其表面具有“粘性”蛋白質(zhì)，賦予這些細(xì)胞攜帶任何東西的能力，從治療免疫系統(tǒng)疾病或癌癥的藥物，到用于血管成像的放射性分子。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在6月30日的《PNAS》雜志。

賓夕法尼亞大學(xué)的生物化學(xué)家Vladimir Muzykantov沒(méi)有參與這項(xiàng)新工作，他表示：“這真是一個(gè)偉大的想法，也是一種非常新穎的方法。”

紅細(xì)胞占人體所有細(xì)胞的1/4，能存活平均4個(gè)月的時(shí)間。麻省理工學(xué)院的免疫學(xué)家Hidde Ploegh指出，紅細(xì)胞的普遍性和長(zhǎng)壽命，使得它們成為一種理想的載體，可攜帶藥物進(jìn)行全身治療。此前，研究人員通過(guò)使分子穿過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入其內(nèi)部，將藥物加載到紅細(xì)胞中，但是這個(gè)過(guò)程會(huì)削弱細(xì)胞，只有當(dāng)細(xì)胞到達(dá)其最終目的地時(shí)，分子才能釋放。

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

當(dāng)有核紅細(xì)胞成熟為紅血細(xì)胞時(shí)，這些工程蛋白質(zhì)仍然存留。當(dāng)研究人員將分揀酶添加到成熟的細(xì)胞混合物中時(shí)，這個(gè)蛋白會(huì)剪掉每個(gè)工程蛋白質(zhì)的末端，留下“粘性”拖車鉤栓用于攜帶藥物。然后，具有相應(yīng)分揀酶標(biāo)簽的任何分子，可與紅細(xì)胞的表面蛋白質(zhì)結(jié)合。為了顯示這個(gè)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(xì)胞上，然后將其注入小鼠體內(nèi)。攜帶生物素的細(xì)胞在血液循環(huán)中存活了至少28天。

Ploegh設(shè)想，未來(lái)可用這種技術(shù)創(chuàng)建一種新型個(gè)性化療法——分離你自己的細(xì)胞，用來(lái)產(chǎn)生分化為有核紅細(xì)胞的干細(xì)胞，經(jīng)遺傳改造攜帶一個(gè)分子，然后注入到你的體內(nèi)。需要在循環(huán)系統(tǒng)中傳播的任何分子都可以是貨物。等到有核紅細(xì)胞成熟為紅細(xì)胞的時(shí)候，它們將失去自己的DNA，從而消除了遺傳物質(zhì)持續(xù)突變或擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)。Ploegh指出：“你可以安裝的有效荷載是無(wú)限的。但是現(xiàn)在，很多應(yīng)用仍然還是假設(shè)。”

Muzykantov已經(jīng)開(kāi)發(fā)出利用紅血細(xì)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(guò)了藥物傳遞。它可以被用來(lái)跟蹤紅血細(xì)胞，診斷血液疾病，將成像劑擴(kuò)散到體內(nèi)，對(duì)動(dòng)脈粥狀硬化斑塊或阻塞的動(dòng)脈成像，或在移植之前，通過(guò)阻斷進(jìn)入血流的抑制性抗體，壓制免疫系統(tǒng)。

他補(bǔ)充道：“但是在動(dòng)物模型中，還有很多問(wèn)題要解決。我很想看到一個(gè)示范，即利用這種方法將一種真正的藥物結(jié)合到紅細(xì)胞，但它仍然是有效的。”