Acoustically triggered mechanotherapy using genetically encoded gas vesicles

生物分子 小泡 纳米生物技术 归巢(生物学) 生物物理学 纳米技术 材料科学 细胞生物学 化学 生物 纳米颗粒 生物化学 生态学
作者
Avinoam Bar‐Zion,Atousa Nourmahnad,David R. Mittelstein,Shirin Shivaei,Sangjin Yoo,Marjorie T. Buss,Robert C. Hurt,Dina Malounda,Mohamad H. Abedi,Audrey Lee‐Gosselin,M Swift,David Maresca,Mikhail G. Shapiro
出处
期刊:Nature Nanotechnology [Nature Portfolio]
卷期号:16 (12): 1403-1412 被引量:163
标识
DOI:10.1038/s41565-021-00971-8
摘要

Recent advances in molecular engineering and synthetic biology provide biomolecular and cell-based therapies with a high degree of molecular specificity, but limited spatiotemporal control. Here we show that biomolecules and cells can be engineered to deliver potent mechanical effects at specific locations inside the body through ultrasound-induced inertial cavitation. This capability is enabled by gas vesicles, a unique class of genetically encodable air-filled protein nanostructures. We show that low-frequency ultrasound can convert these biomolecules into micrometre-scale cavitating bubbles, unleashing strong local mechanical effects. This enables engineered gas vesicles to serve as remotely actuated cell-killing and tissue-disrupting agents, and allows genetically engineered cells to lyse, release molecular payloads and produce local mechanical damage on command. We demonstrate the capabilities of biomolecular inertial cavitation in vitro, in cellulo and in vivo, including in a mouse model of tumour-homing probiotic therapy. Gas vesicles are air-filled protein nanostructures naturally expressed by certain bacteria and archaea to achieve cellular buoyancy. Here the authors show that, under the stimulation of pulsed ultrasound, targeted gas vesicles and gas vesicles expressed in genetically modified bacteria and mammalian cells release nanobubbles that, collapsing, lead to controlled mechanical damage of the surrounding biological milieu, demonstrating that, under focused ultrasound actuation, gas vesicles have potential applications as therapeutic agents.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
KamilahKupps完成签到,获得积分10
5秒前
一只橘子完成签到 ,获得积分10
7秒前
虚心岂愈完成签到 ,获得积分10
8秒前
pinchaologist完成签到,获得积分20
10秒前
以太发布了新的文献求助30
11秒前
老吉完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
科研通AI6.4应助kkk采纳,获得10
16秒前
超越俗尘完成签到,获得积分10
18秒前
livy完成签到 ,获得积分10
22秒前
Fin2046完成签到,获得积分10
23秒前
vkk完成签到 ,获得积分10
29秒前
alixy完成签到,获得积分10
30秒前
aaaaa888888888完成签到,获得积分10
31秒前
xin完成签到 ,获得积分10
32秒前
Kao应助alixy采纳,获得10
33秒前
Connie425完成签到 ,获得积分10
34秒前
夏同学完成签到 ,获得积分10
38秒前
cdm700完成签到,获得积分10
40秒前
独特的高山完成签到 ,获得积分10
45秒前
我爱行楷完成签到,获得积分10
53秒前
青水完成签到 ,获得积分10
53秒前
南猫喵完成签到,获得积分10
56秒前
Sweet完成签到 ,获得积分10
56秒前
Janus完成签到 ,获得积分10
57秒前
壮观的谷冬完成签到 ,获得积分0
57秒前
A29964095完成签到 ,获得积分10
1分钟前
少一点丶天分完成签到,获得积分10
1分钟前
不扯先生完成签到,获得积分10
1分钟前
等等完成签到,获得积分20
1分钟前
小聖完成签到 ,获得积分10
1分钟前
逢场作戱__完成签到 ,获得积分10
1分钟前
kkscanl完成签到 ,获得积分10
1分钟前
假装有昵称完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
记得早睡完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Ikejima完成签到,获得积分10
1分钟前
小静发布了新的文献求助10
1分钟前
楚楚完成签到 ,获得积分10
1分钟前
粗暴的镜子完成签到,获得积分10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
模型平均及其应用 900
Nondestructive Testing Handbook: Vol. 4, Thermal and Infrared Testing (IR), 4th ed 800
Évora na Idade Média 555
作者名:Kristopher P. Plain,悉尼大学的,目前只能查到其四篇论文,想找到其博士论文 550
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7347065
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8959117
关于积分的说明 19024118
捐赠科研通 6997508
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3220150
关于科研通互助平台的介绍 2385145
邀请新用户注册赠送积分活动 2200379