一种利用工程化细胞在体内同时生产多种疗法的新型装置在动物模型中显示出前景。
由美国西北大学（伊利诺伊州）、莱斯大学（德克萨斯州）和卡内基梅隆大学（宾夕法尼亚州）共同领导的跨机构科学家团队，创造了一种完全可植入皮下的装置，该装置能产生局部氧气，并可容纳高密度的生物制剂生产细胞——即所谓的“活体药房”。团队对该平台进行工程化设计，使其能在体内生产三种不同的药物，并希望未来能够扩展其功能，用单一长效疗法针对多种疾病和细胞类型。
生物制剂已在多种疾病治疗中展现出潜力，包括癌症、神经系统疾病、自身免疫综合征和糖尿病。细胞疗法的进步使得可植入体内的生物制剂生产细胞得以实现，推动了生物制剂生产从工厂向患者体内转移，从而提供持续数年的治疗药物输送，并免除了重复注射的需求。
为了最大化这些微型细胞工厂的效率，研究人员正试图将细胞微型化并压缩到单个装置中；然而，他们面临一个顽固的障碍——氧气供应。皮下空间虽然便于植入，但氧气有限，工程化细胞必须争夺稀少的氧气供应，许多细胞因此死亡。这限制了系统能生产的药物量，从而阻碍了细胞疗法的成功。
开创性植入物或可改变组织损伤治疗方式
一种包含肌肉和脂肪以及层次化血管和淋巴管网络的可植入组织瓣，可能为严重组织损伤患者带来希望。
借助新装置，最新研究背后的团队希望解决这一问题。在先前研究的基础上——科学家们曾设计出通过分解附近水分子产生氧气的技术——他们创造了HOBIT（混合氧合生物电子系统用于植入式治疗）。HOBIT是一个无线、完全可植入的平台，能在植入部位——即细胞所需之处——产生氧气，从而使得皮下空间能容纳更高密度的细胞。
该装置大小约相当于折叠后的口香糖，包含三个主要组件：一个容纳基因工程化细胞的腔室、一个微型氧气发生器以及用于调节氧气生产和与外部设备通信的电子元件。
团队在啮齿动物模型中测试了HOBIT，他们工程化改造细胞使其生产三种不同半衰期的生物制剂：一种抗HIV抗体、一种用于治疗2型糖尿病的GLP-1样肽以及调节食欲和新陈代谢的激素瘦素。随后，他们将装置植入大鼠皮下，并监测动物血液中每种药物的水平。
在带氧合装置的动物中，三种药物在整个31天研究期内均保持活性，而对照组（非氧合装置）则未出现这种情况。
研究结果表明，该技术有潜力成为细胞疗法的平台，通过微创植入同时以临床相关剂量输送多种不同的生物制剂。
“这项工作凸显了完全集成的生物混合平台在治疗疾病方面的广泛潜力，”项目联合首席研究员Jonathan Rivnay总结道。
“我们开始看到生物电子学和细胞疗法如何在一个平台上协同工作。随着这些技术的不断发展，像这样的装置最终可能成为体内的可编程药物工厂——以当今无法实现的方式提供复杂疗法。”
来源
Wright C, Surendran A, Lee I 等. 设计一种用于原位氧合封装细胞疗法的无线全植入平台. 《Device》 0, 101106 (2026).
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