近日，清華大學機械系在基於自組裝微納製造的細胞轉染研究中取得重要進展。
細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，而胞內遞送及目標基因編輯是細胞免疫治療技術流程中的關鍵前提步驟。但對於具有高度抗性的自然殺傷細胞（Natural Killer Cell，NK細胞），現有方法仍存在著遞送效率不足、轉染通量低、細胞損傷大、不適用於懸浮細胞等問題，這在一定程度上阻礙了細胞免疫療法的快速發展。
振動輔助納米針/微流體複合胞內遞送系統
針對上述問題，清華大學機械系課題組基於組內提出的張力梯度誘導膠體顆粒液氣界面快速大面積自組裝製造技術，以密排有序膠體顆粒自組裝結構作為模版替代了傳統精密複雜的納米光刻方法，結合刻蝕技術，形成了覆蓋面積可達3英寸的表面納米針結構。進一步研究將納米針與微流控進行複合，提出了振動輔助納米針/微流控複合胞內遞送新模式，在振動輔助下利用納米針快速穿刺和脫離微流道中快速前進的細胞，實現了連續的高通量胞內遞送。由於納米針穿刺破膜的百納米膜穿孔尺寸，基因編輯Cas9/RNPs複合體可以直接被遞送到細胞中，針對難轉染的懸浮NK細胞系，胞內遞送效率可達98%，細胞活率維持在80%，遞送通量可達mL/min量級；且轉染總量達50mL時，胞內遞送效率仍維持在約90%，具有良好的臨床應用前景。研究基於該系統製備CD96位點敲除的NK-92細胞，敲除效率可達40%，並通過殺傷實驗驗證了基因編輯後NK細胞免疫效果的有效提升。同時，研究利用該系統成功對小鼠原代NK細胞實現了基因敲入，展現了該方法在以NK細胞等為基礎的免疫治療中的極大潛力。
基于振動輔助納米針/微流體複合胞內遞送系統的Cas9/RNPs遞送和NK-92細胞系基因編輯
本研究被選為《美國化學會·納米》期刊封面文章
相關成果近日以「基于振動輔助納米針/微流控複合系統的高效高通量胞內遞送」（High-throughput and efficient intracellular delivery method via a vibration-assisted nanoneedle/microfluidic composite system）為題發表在《美國化學會·納米》（ACS Nano）期刊，被ACS公眾號（ACS材料X）作為亮點文章進行報導，並選為刊內封面文章。
機械系2018級博士生李軒為論文第一作者，機械系汪家道教授、馬原助理研究員為論文的共同通訊作者。該研究得到國家自然科學基金面上項目等的經費支持。
來源：清華大學
論文連結：
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c07852