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全新定向进化技术让病毒在几天内就生成药物蛋白质

2019年07月08日 16:33 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,进化是自然界最令人印象深刻的力量之一,它使生物体能够适应不断变化的环境并生存下来。通过利用和指导这一过程,科学家们已经成功地通过操纵微生物来生产有用的新药和材料,但是这仍旧是一个耗时的过程。

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现在,来自北卡罗莱纳大学(UNC)的研究人员开发了一种新的工具,它可以加速哺乳动物细胞的生长过程,使其在几天内就能创造出新的药物。

在自然界中,进化始于环境因素对生命形式施加的压力。经过几代的时间,一些个体的随机突变赋予了它们优势,使它们更有可能生存下去并繁殖。这就意味着这些有用的基因会遗传给后代并一直到这种特性成为物种标准。

直接进化的本质是指当人类掌权时所发生的事情。通过有意识地控制对微生物的环境压力,科学家可以引导它们进化出某些特性,然后选择那些能够进化的特性并重复这一过程直至其得到预期的结果。这项突破性技术为其研究者赢得了2018年的诺贝尔化学奖。

在过去,这个过程被用来产生新的酶或让细菌为人类设计出新的抗生素。但是其速度却是出了名得慢,所以新研究的研究人员决定创造一种能够加快这一进程速度的新方法。

这个新系统被称为VEGAS,全称Viral Evolution of Genetically Actuating Sequences(基因驱动序列的病毒进化)。它以具有快速传播和变异能力的Sindbis病毒为基础。研究小组将病毒导入细胞培养皿并试图引导它们发生变异,进而使其在哺乳动物细胞中发挥特定功能。然后科学家们将环境调整到只允许那些想要的突变基因生长的条件。

在他们的实验中,UNC的研究人员首先关注了一种叫做tTA的蛋白质,这种蛋白质可以激活基因。意料之中的是,研究人员成功了,他们创造出了一个含有22个突变的tTA新版本,其即使是在高水平的强力霉素下也能继续工作。最重要的是,整个过程只用了短短7天时间。

在接下来的实验中,研究人员利用该系统探索了一种被称为MRGPRX2的细胞受体。他们对其进行了调整使其始终保持活跃,另外在这个过程中他们还对其工作原理有了更多的了解。

很显然,定向进化在未来的新药开发工作中有着巨大的潜力。

相关研究报告已发表在《Cell》期刊上。

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