PNAS | 深圳大学吴松团队开发脲酶驱动的细菌外膜囊泡机器人用于膀胱癌治疗

近日，深圳大学吴松教授团队联合加州理工高伟教授团队，在国际期刊PNAS发表题为Bacterial outer membrane vesicle nanorobot的研究论文。这是吴松教授团队继2023年首次将医疗机器人的操作水平扩展到细胞器后，开发的一种新型机器人技术——脲酶驱动的细菌外膜囊泡（OMV）机器人，旨在解决当前机器人应用中生物相容性和生物功能受限的问题。

传统的机器人设计通常使用金属或聚合物等无机材料，虽然在药物输送和疾病治疗方面取得了一定进展，但这些材料的生物相容性、稳定性和降解性问题仍然限制了其在复杂生物系统中的实际应用。而源自革兰氏阴性细菌的细菌外膜囊泡（OMV）作为天然的细胞分泌产物，具有天然的生物相容性和丰富的生物学特性，是理想的安全载体。

研究团队将脲酶与OMV相结合，脲酶的固定化使得OMV能够利用尿素作为生物燃料实现自主的机器人推进，同时保留了OMV的生物相容性、免疫原性及多功能表面生物工程特性，创造出了一个生物成分的机器人。

研究显示，这些OMV机器人通过表面工程化细胞穿透肽扩展其生物功能，实现靶向和肿瘤渗透，同时能有效保护载荷的基因沉默工具（siRNA）。实验结果表明，这些小型机器人在体外和体内模型中都展现出了优秀的siRNA运输能力和免疫刺激效果，能够有效的利用siRNA沉默癌症基因的同时利用OMV自身特性刺激DC细胞、T细胞和巨噬细胞等免疫细胞活化对肿瘤细胞进行抑制，使得这种小型机器人在治疗膀胱癌方面表现出色。

这项研究实现了生物科学技术与机器人工程技术的交叉融合，充分利用了生物体内广泛存在的尿素来提供动力，使得机器人能够通过自驱动方式在膀胱腔内进行巡航，在识别到膀胱肿瘤后可以同时进行免疫和基因的双重攻击，实现精准高效的肿瘤治疗。这是首次将高度生物相容性机器人应用于膀胱癌治疗的尝试，为开发具有扩展多功能性和适应性的先进医疗机器人提供了重要的实验基础和应用前景，同时展现了机器人在泌尿系统疾病精准治疗中的巨大潜力。

加州理工大学博士后唐颂颂和汕头大学医学院硕士生唐代天、周厚宏为共同第一作者，吴松教授为最后通讯。