近日，清華大學(xué)機(jī)械系在基于自組裝微納制造的細(xì)胞轉(zhuǎn)染研究中取得重要進(jìn)展。

細(xì)胞免疫療法在腫瘤治療中已取得重要突破，成為最有希望消除腫瘤的治療方法之一，而胞內(nèi)遞送及目標(biāo)基因編輯是細(xì)胞免疫治療技術(shù)流程中的關(guān)鍵前提步驟。但對(duì)于具有高度抗性的自然殺傷細(xì)胞（Natural Killer Cell，NK細(xì)胞），現(xiàn)有方法仍存在著遞送效率不足、轉(zhuǎn)染通量低、細(xì)胞損傷大、不適用于懸浮細(xì)胞等問(wèn)題，這在一定程度上阻礙了細(xì)胞免疫療法的快速發(fā)展。

振動(dòng)輔助納米針/微流體復(fù)合胞內(nèi)遞送系統(tǒng)

針對(duì)上述問(wèn)題，清華大學(xué)機(jī)械系課題組基于組內(nèi)提出的張力梯度誘導(dǎo)膠體顆粒液氣界面快速大面積自組裝制造技術(shù)，以密排有序膠體顆粒自組裝結(jié)構(gòu)作為模版替代了傳統(tǒng)精密復(fù)雜的納米光刻方法，結(jié)合刻蝕技術(shù)，形成了覆蓋面積可達(dá)3英寸的表面納米針結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步研究將納米針與微流控進(jìn)行復(fù)合，提出了振動(dòng)輔助納米針/微流控復(fù)合胞內(nèi)遞送新模式，在振動(dòng)輔助下利用納米針快速穿刺和脫離微流道中快速前進(jìn)的細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)的高通量胞內(nèi)遞送。

由于納米針穿刺破膜的百納米膜穿孔尺寸，基因編輯Cas9/RNPs復(fù)合體可以直接被遞送到細(xì)胞中，針對(duì)難轉(zhuǎn)染的懸浮NK細(xì)胞系，胞內(nèi)遞送效率可達(dá)98%，細(xì)胞活率維持在80%，遞送通量可達(dá)mL/min量級(jí)；且轉(zhuǎn)染總量達(dá)50mL時(shí)，胞內(nèi)遞送效率仍維持在約90%，具有良好的臨床應(yīng)用前景。

研究基于該系統(tǒng)制備CD96位點(diǎn)敲除的NK-92細(xì)胞，敲除效率可達(dá)40%，并通過(guò)殺傷實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了基因編輯后NK細(xì)胞免疫效果的有效提升。同時(shí)，研究利用該系統(tǒng)成功對(duì)小鼠原代NK細(xì)胞實(shí)現(xiàn)了基因敲入，展現(xiàn)了該方法在以NK細(xì)胞等為基礎(chǔ)的免疫治療中的極大潛力。

基于振動(dòng)輔助納米針/微流體復(fù)合胞內(nèi)遞送系統(tǒng)的Cas9/RNPs遞送和NK-92細(xì)胞系基因編輯

本研究被選為《美國(guó)化學(xué)會(huì)·納米》期刊封面文章

相關(guān)成果近日以“基于振動(dòng)輔助納米針/微流控復(fù)合系統(tǒng)的高效高通量胞內(nèi)遞送”（?High-throughput and efficient intracellular delivery method via a vibration-assisted nanoneedle/microfluidic composite system）為題發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)·納米》（ACS Nano）期刊，被ACS公眾號(hào)（ACS材料X）作為亮點(diǎn)文章進(jìn)行報(bào)道，并選為刊內(nèi)封面文章。

審核編輯：劉清