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人体细胞“芯片膜”可用于COVID-19的药物筛选研究。
美国优睿科网站7月6日刊发报道称，英国剑桥大学、美国康奈尔大学和斯坦福大学的研究人员开发出一种细胞“芯片膜”，可以模拟任何类型的细胞。
这种“芯片膜”保留了细胞膜的方向和功能，可用于持续监测药物和传染性病原体与人类细胞的相互作用，并有望加速针对COVID-19的药物筛选研究。相关成果近期刊登于《Langmuir》和《ACS Nano》杂志中。
细胞膜在生物信号传导过程中扮演着核心角色。研究人员一直希望制造出一种传感器，能够保留细胞膜的结构、流动性及离子运动控制功能，而无需维持细胞存活所需的繁琐条件。
在新研究中，科学家使用电子芯片设备测量了从细胞中提取的生物膜的变化，使他们能够安全、便捷地了解细胞与外界的相互作用方式。
新系统由细胞膜、导电聚合物电极和晶体管组成。为了制造芯片上的细胞膜，康奈尔大学的研究人员首先优化了从活细胞中提取生物膜的工艺，然后与剑桥大学合作，以“全保留”方式将细胞膜诱导至聚合物电极上。水合导电聚合物为细胞膜提供了一个更“自然”的环境，还可对细胞膜功能进行稳定监测。
斯坦福大学的研究小组优化了聚合物电极，以监测细胞膜的变化。“这些膜是由人类细胞产生的，因此我们就像在对细胞表面进行活体检查。”康奈尔大学化学和生物分子工程学副教授、论文作者Susan Daniel博士说。
论文作者，剑桥大学化学工程和生物技术系的Roisin Owens博士补充：“制药工业通常用活细胞完成这类筛选工作。我们的设备提供了一种更便捷的方式，而且这种方法与高通量筛选兼容，将会减少进入研发管线的假阳性数量。”
论文作者、剑桥大学博士Anna-Maria Pappa说：“这种装置的尺寸和人类细胞类似，而且很容易制成阵列，以同时进行多次测量。”
新研究最初的目的是探究流感病毒等与细胞的相互作用方式。在COVID-19全球大流行的背景下，研究人员决定测试这种设备在筛选COVID-19潜在候选药物方面的安全性和有效性。科学家们制造了病毒膜（病毒膜与SARS-CoV-2的膜相同，但不包含病毒核酸），并将其与芯片融合，以识别用于中和病毒刺突的新药或抗体。这项工作预计于今年8月1日开始。“有了这个装置，我们就不用暴露在对抗SARS-CoV-2的危险环境中。该设备将加速候选药物的筛选，并破解这种病毒攻击人体细胞的方式。”
未来的工作将集中在扩大新设备的产量，并实现细胞膜与芯片的自动化集成。“这个项目融合了多个实验团队思路。这是融合生物学和材料科学，解决全球问题的好例子。”斯坦福大学的教授Alberto Salleo说。
科界原创
编译：花花
审稿：西莫
责编：雷鑫宇
期刊来源：《Langmuir》/《ACS Nano》
期刊编号：0743-7463/1936-0851
原文链接：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-07/uoc-co070220.php
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