基因傳遞改善了通過(guò)生物打印進(jìn)行的骨修復(fù)

只要有足夠的時(shí)間和精力，身體就會(huì)痊愈，但當(dāng)醫(yī)生或工程師進(jìn)行干預(yù)時(shí)，這些過(guò)程并不總是按計(jì)劃進(jìn)行，因?yàn)榭刂坪痛龠M(jìn)愈合過(guò)程的化學(xué)物質(zhì)缺失了?，F(xiàn)在，一個(gè)國(guó)際工程師團(tuán)隊(duì)正在對(duì)骨骼和兩種生長(zhǎng)因子編碼基因進(jìn)行生物打印，這些基因有助于整合細(xì)胞并治愈大鼠顱骨中的缺陷。

“生長(zhǎng)因子對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)至關(guān)重要，”工程科學(xué)與力學(xué)副教授 Ibrahim T. Ozbolat 說(shuō)。“我們使用兩種不同的基因編碼兩種不同的生長(zhǎng)因子。這些生長(zhǎng)因子幫助干細(xì)胞遷移到缺損區(qū)域，然后幫助祖細(xì)胞轉(zhuǎn)化為骨骼。”

研究人員使用了編碼 PDGF-B 的基因，血小板衍生的生長(zhǎng)因子，促進(jìn)細(xì)胞繁殖和遷移，以及編碼 BMP-2 的基因，骨形態(tài)發(fā)生蛋白，促進(jìn)骨再生。他們使用生物打印技術(shù)傳遞了這兩個(gè)基因。

研究人員在《生物材料》雜志上說(shuō)：“我們使用基因激活基質(zhì)中質(zhì)粒的受控共同遞送釋放來(lái)促進(jìn)骨修復(fù)。”

Ozbolat 和他的團(tuán)隊(duì)將蛋白質(zhì)的 DNA 嵌入到質(zhì)粒中——可以傳輸遺傳信息的環(huán)狀 DNA 環(huán)。一旦 DNA 進(jìn)入祖細(xì)胞，它就會(huì)開(kāi)始產(chǎn)生適當(dāng)?shù)牡鞍踪|(zhì)以促進(jìn)骨骼生長(zhǎng)。

這兩個(gè)基因在手術(shù)過(guò)程中被打印到大鼠頭骨上的一個(gè)洞上，使用的設(shè)備與噴墨打印機(jī)非常相似。創(chuàng)建混合物以在 10 天內(nèi)釋放大量 PDGF-B 編碼基因，并在 5 周內(nèi)持續(xù)釋放 BMP-2 編碼基因。

接受具有 BMP-2 編碼基因控制釋放的生物打印基因的大鼠在六周內(nèi)看到約 40% 的骨組織生成和 90% 的骨覆蓋率，而具有相同缺陷的大鼠則為 10% 的新骨組織和 25% 的骨覆蓋率，但沒(méi)有治療。

“這種方法比簡(jiǎn)單地丟棄生長(zhǎng)因子要好，”Ozbolat 說(shuō)。“如果我們這樣做，蛋白質(zhì)的數(shù)量是有限的，但如果我們使用基因療法，細(xì)胞會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生必要的生長(zhǎng)因子。”

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