美研究人員在哺乳動物細(xì)胞內(nèi)快速演化出新分子

美國研究團(tuán)隊(duì)最新開發(fā)出一種快速、精準(zhǔn)的“定向演化”工具，可在哺乳動物細(xì)胞內(nèi)培育出新的功能蛋白質(zhì)，后者有望成為治療各類疾病的藥物。

“定向演化”技術(shù)可人工加速自然演化進(jìn)程，讓經(jīng)過修飾的DNA（脫氧核糖核酸）序列完成某個(gè)特定任務(wù)，演化出新的生物分子。2018年美英兩國科學(xué)家憑借在酶的定向演化等成果獲得諾貝爾化學(xué)獎。然而現(xiàn)有的演化方法主要在細(xì)菌細(xì)胞中進(jìn)行，有局限性。

美國北卡羅來納大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員近日在美國《細(xì)胞》雜志上發(fā)表文章，展示了一種快速、簡易且多用途的工具，數(shù)天內(nèi)即可在哺乳動物細(xì)胞內(nèi)演化出目標(biāo)蛋白質(zhì)。

在這種被研究人員稱為“VEGAS”的工具使用過程中，研究人員以辛德畢斯病毒作為載體攜帶將發(fā)生突變的基因。感染培養(yǎng)皿中的細(xì)胞后，病毒所攜帶的基因快速發(fā)生突變，之后研究人員設(shè)定條件只讓某些突變基因生長，從而讓這些基因在細(xì)胞內(nèi)編碼具有指定功能的蛋白質(zhì)。研究人員說，這種工具可以在哺乳動物細(xì)胞中起作用，并演化出在細(xì)菌細(xì)胞中難以生成的新蛋白質(zhì)。

在一項(xiàng)展示實(shí)驗(yàn)中，研究人員把“VEGAS”作用于一種被稱為“四環(huán)素反式激活因子”的蛋白質(zhì)。這種蛋白質(zhì)原本遇到四環(huán)素或強(qiáng)力霉素后會失活，但經(jīng)過演化后得到的“新版本”里22個(gè)基因發(fā)生了突變，在高劑量強(qiáng)力霉素條件下仍可發(fā)揮功能。

論文第一作者、北卡羅來納大學(xué)醫(yī)學(xué)院博士后、助理研究員賈斯廷·英格利希說，此前報(bào)告的在哺乳動物細(xì)胞內(nèi)定向演化實(shí)驗(yàn)中，這種蛋白質(zhì)在4個(gè)月時(shí)間中只有2個(gè)基因發(fā)生突變，對強(qiáng)力霉素只產(chǎn)生了部分耐藥性。

英格利希團(tuán)隊(duì)還用這種工具演化出一種小分子“納米抗體”，未來有望將其開發(fā)成治療精神類疾病的藥物。