Exploration | 基于合成生物学的工程化细胞用于药物递送

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论文信息

摘要

药物递送技术可以改善药物的药动学行为，降低毒副作用，提高患者用药的依从性和临床疗效。随着药物形式从小分子发展到生物大分子（如核酸、疫苗、重组蛋白和抗体）以及活细胞，高效递送技术的开发也愈发重要。针对不同生物药物的性质，开发更先进的药物递送系统以满足不断提高的用药需求，是推动生物药物临床应用的重大技术难题。合成生物学是一种将分子生物学和工程学原理结合起来，设计并获得具有新功能的生物系统的新兴技术。基于合成生物学的工程化细胞，因其独特的生物学功能和生物相容性，为开发构建新型药物递送系统提供了新策略。一方面，基于合成生物学的工程化细胞可用于制备具有独特生物学功能的纳米材料，推动生物技术驱动的纳米材料合成新理论的发展；另一方面，利用纳米材料增强或模拟细胞功能扩展了合成生物学的工程设计和构建概念。

引言

近年来，随着合成生物学技术在药物递送领域的大放异彩而诞生的“合成纳米生物学”在肿瘤治疗方面取得了重大突破，引起了生物医药领域的广泛关注。例如，李亚平研究员提出的基于工程化T淋巴细胞膜的仿生纳米囊泡，显著提高肿瘤表观遗传疗法的特异性和疗效，同时克服肿瘤免疫治疗耐受并减少副作用，取得了改善肿瘤表观遗传疗法的创新突破（Nat. Nanotech. 2021，16，1271-1280）；该团队提出的基于工程化肿瘤细胞及肿瘤细胞膜来源的个性化肿瘤纳米疫苗，对推动癌症疫苗的临床应用具有重要的参考意义（Nat. Commun. 2018，9，1532；Sci. Adv. 2020，6，eaba4024；Adv. Funct. Mater. 2021，31，2104068；Adv. Mater. 2022，34，2205462；Adv. Mater. 2024，2411361）；该团队利用工程化树突状细胞膜构建的人工抗原呈递细胞，为增强癌症免疫治疗提供一种简单而通用的策略（Nano Lett. 2021，21，2094-2103）。

Exploration最近发表了由中国科学院上海药物研究所李亚平研究员课题组撰写的综述文章“Synthetic biology-based engineering cells for drug delivery”。在这篇综述中，作者概述了基于合成生物学的工程化细胞在药物递送领域的新应用。首先介绍了合成生物学策略，讨论了以工程化细胞为生物药物递送载体，在靶向性、智能性和可控性方面的优势。此外，文章重点介绍了“合成纳米生物学”技术在药物递送领域的前沿进展。最后，作者探讨了现阶段工程化细胞临床转化所面临的问题和挑战，并对“合成纳米生物学”与新技术（如人工智能，多组学技术，类器官等）的交叉融合对于推进该领域发展的必要性进行展望。

图1.基于合成生物学的工程化细胞用于药物递送

总结与展望

总之，基于合成生物学的工程细胞正在成为当前小分子药物和蛋白质治疗的替代方案，为药物输送提供了一个多功能和可控的平台。在未来，各种数据库将继续推动工程细胞的临床应用，广泛的临床样本库提供丰富的有趣的靶标，而大型纳米粒子信息数据库将整合各种纳米生物相互作用。此外，在从大型数据库中学习后，人工智能可能有能力预测针对特定疾病的最佳细胞工程策略，这些预测可能为药物传递中工程化细胞的合理设计提供见解。先进技术的结合正在不断丰富基于合成生物学的细胞工具箱，未来，基于合成生物学的工程细胞会向模块化、标准化和智能化方向发展，从而在构建先进的药物输送系统方面取得重大突破。

期刊简介

Exploration由河南大学、中国生物物理学会纳米生物学分会主办，Wiley出版集团出版发行，由梁兴杰研究员任主编，师冰洋教授任执行主编。期刊聚焦于学科交叉融合探索，跨界创新成果传播，旨在打造具有中国特色，立足国内、面向全球的顶级综合性国际学术期刊。期刊当前接受的稿件类型有：研究论文、通讯文章、综述文章、观点性文章、评论性文章等。

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