26 年 2023 月 XNUMX 日 (
Nanowerk新闻）宾夕法尼亚州立大学的研究人员创建了第一个具有电路功能的基于蛋白质的纳米计算代理。这一里程碑使他们距离开发下一代细胞疗法来治疗糖尿病和癌症等疾病又近了一步。
用于基于细胞的疗法的传统合成生物学方法，例如破坏癌细胞或促进损伤后组织再生的方法，依赖于在细胞内产生所需作用的蛋白质的表达或抑制。这种方法可能需要时间（蛋白质的表达和降解）并且在此过程中消耗细胞能量。宾夕法尼亚州立大学医学院和哈克生命科学研究所的研究人员团队正在采取不同的方法。
“我们正在设计能够直接产生所需作用的蛋白质，”G. Thomas Passananti 教授兼药理学系研究副主席 Nikolay Dokholyan 说。 “我们的基于蛋白质的设备或纳米计算代理直接响应刺激（输入），然后产生所需的动作（输出）。”
在发表于的一项研究中
科学进展 (
“非交换组合蛋白质逻辑电路控制纳米环境中的细胞方向”），Dokholyan 和生物信息学和基因组学博士生陈嘉兴描述了他们创建纳米计算代理的方法。他们通过整合两个传感器域或对刺激做出反应的区域来设计目标蛋白。在这种情况下，目标蛋白通过调整其方向或空间位置来响应光和一种名为雷帕霉素的药物。
为了测试他们的设计，该团队将他们的工程蛋白质引入到培养的活细胞中。通过将培养的细胞暴露于刺激，他们使用设备来测量细胞暴露于传感器域的刺激后细胞方向的变化。
此前，他们的
纳米计算代理需要两个输入才能产生一个输出。现在，陈说有两种可能的输出，输出取决于接收输入的顺序。如果先检测到雷帕霉素，然后检测到光，则细胞将采用一种细胞取向角度，但如果以相反的顺序接收刺激，则细胞采用不同的取向角度。陈说，这一实验概念验证为开发更复杂的纳米计算代理打开了大门。
“理论上，嵌入纳米计算代理的输入越多，不同组合产生的潜在结果就越多，”陈说。 “潜在的输入可能包括物理或化学刺激，输出可能包括细胞行为的变化，例如细胞方向、迁移、修改基因表达和免疫细胞对癌细胞的细胞毒性。”
该团队计划进一步开发他们的纳米计算代理并尝试该技术的不同应用。宾夕法尼亚州立大学癌症研究所和宾夕法尼亚州立大学神经科学研究所的研究员 Dokholyan 表示，他们的概念有一天可能成为针对各种疾病的下一代基于细胞的疗法的基础，例如自身免疫性疾病、病毒感染、糖尿病、神经损伤和癌症。
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- Sumber: https://www.nanowerk.com/news2/biotech/newsid=63065.php
