在活细胞中构建出可编程的蛋白电路

日期:2018-10-26 16:30

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  2018年9月21日,美国加州理工学院的研究人员在Science期刊上发表了标题为“Programmable protein circuits in living cells”的论文。研究人员开发出一种蛋白生物工具包,这种生物工具包中的蛋白能够以不同的方式加以组装,从而对细胞中的新行为进行编程。论文通讯作者加州理工学院生物学与生物工程教授Michael Elowitz表示,作为一种概念验证,他们设计并构建出一种能够添加到在实验室培养皿中培养的人细胞内的蛋白电路(protein circuit),这种蛋白电路检测一种致癌基因在这些细胞中是否受到激活,如果确实如此的话,就导致它们自我摧毁。
                                                                         
  Elowitz说,“生物医学面临的最大挑战之一就是特异性:如何构建出一种仅影响特定细胞类型的治疗药物呢?随后,如何以一种非常特异性的方式修饰这种细胞?这些问题对药物来说是充满挑战性的,但是生物电路(biological circuit)能够在这些任务中表现出色。蛋白电路能够经编程后感知许多类型的信息,加工它们,并以不同的方式作出反应。事实上,我们的细胞正常发挥作用的原因是我们的天然生物电路所具有的的不可思议的力量。”
  研究人员开发出的这一组蛋白构建模块(building block),能够以多种组合方式组合在一起,从而产生能够感知环境并采取相应行动的蛋白电路。这种蛋白生物工具包中的蛋白组分能够以不同的方式进行组合,从而执行从逻辑计算到信号加工的各种功能,最终构建出诊断特定细胞条件并作出反应的系统。
参考资料:
Xiaojing J. Gao*, Lucy S. Chong*, Matthew S. Kim et al. Programmable protein circuits in living cells. Science, 21 Sep 2018, 361(6408):1252-1258, doi:10.1126/science.aat5062.
David S. Glass, Uri Alon. Programming cells and tissues. Science, 21 Sep 2018, 361(6408):1199-1200, doi:10.1126/science.aav2497.