主页 > 推荐新兴 >人工蛋白质工具引曙光细胞治疗的新时代来临 >


人工蛋白质工具引曙光细胞治疗的新时代来临

【本刊讯】许多安全、有效的治疗方式,都建立在正确的施药时间与精準的剂量上,若给药时机不对、剂量过多或过少,都可能使该药物的效能大打折扣,甚至造成伤害。不过,这个状况现在有改善的机会了!美国加州大学旧金山分校(UC San Francisco)博士艾尔萨玛(Hana El-Samad)与华盛顿大学博士贝克(David Baker)领军的研究团队,日前于Nature期刊发布两篇研究,他们设计一组类似自主机器人(autonomous robots)的智能细胞并展示相关科技,不仅能侦测损伤与疾病,还能在对的时间点递送适量药物。
 
研究团队以电脑设计出首创人工蛋白质──储物柜蛋白(Latching Orthogonal Cage-KeypRotein, LOCKR),并在实验室里加以合成,其可在活体细胞内建立新的生物迴路;而该迴路能将普通细胞转化为智能细胞的特性,过程完全不需人为介入。
 
根据ScienceDaily报导,艾尔萨玛指出,生物技术库(biotech arsenal)中许多工具都採用可在实验室中被重新利用的天然分子,反之,储物柜蛋白在性质上并未有相对应的物质使蛋白质与细胞其他组成间的交互作用可被精準控制,进而处理一些生物学上待解决的问题。
 
该蛋白为一类桶状结构,在打开的状态下会露出一个分子臂,能被设计来控制大多数的细胞过程,研究人员形容其可指挥细胞内的分子交通、降解特定蛋白质并启动细胞的自毁过程。不过,该结构在一般的状态下呈关闭状态,除非遇到与储物柜蛋白的「锁」相对应的分子「钥匙」,才能将其打开。
这类初级且高度微型化的开关,如开启iPhone与桌机等智能设备的複杂积体电路(complex integrated circuits),其实也包含在现代电子产品的基本建构组元内。利用储物柜蛋白,科学家便能在细胞中的迴路建立生物等价物(equivalent)。
 
除了学术方面的论述,艾尔萨玛与研究团队也展示了新科技的惊人潜力。研究报告指出,利用degronLOCKR这项工具,便能透过开关来降解标的蛋白质。此外,他们所构建的迴路也能根据细胞内外的环境线索,动态性地调节细胞活动。在包含遗传编码感测器的迴路中,若检测到正常细胞活动中断,degronLOCKR便会破坏造成细胞损害的蛋白质,直到细胞恢复正常。

从储物柜蛋白到degronLOCKR,该技术让细胞编码(program)成为可能,并做到现行药物所无法扩及的治疗服务。例如,脑伤患者的发炎症状虽可透过药物控制,但有可能抑制过头进而阻碍大脑正常癒合;若能运用degronLOCKR将细胞智能化,类似的问题便能迎刃而解。
 

新闻来源

1.Robert A. Langan et al., De novo design of bioactive protein switches, Nature, 2019.

2. Andrew H. Ng et al., Modular and tunable biological feedback control using a de novo protein switch. Nature, 2019.

上一篇: 下一篇:

相关推荐