Teave

Uskumatu kunstlik valk avab potentsiaali arukate rakuteraapiate jaoks

Uskumatu kunstlik valk avab potentsiaali arukate rakuteraapiate jaoks

Meditsiini tähelepanuväärse arendusena on teadlased loonud uue tehisvalgu nimega LOCKR, mis käitub nagu arvutilülitus, avades võimaluse luua "arukaid" rakke, mille bioloogilisi protsesse saab otseselt kontrollida.

LOCKR, kunstliku valgu täiesti uus vorm

Meditsiinis on kriitilise tähtsusega, millal konkreetset ravi rakendada ja millises ulatuses seda rakendada. Liiga palju või liiga vähe ravimeid või kui ravimit manustatakse liiga hilja või liiga vara, võib muuta ravi ebaefektiivseks, isegi ohtlikuks. Ravi täpse koguse ja aja leidmine on meditsiinis üks suurimaid väljakutseid ja siiani pole nende määramiseks olnud tõhusat viisi.

SEOTUD: TEADUSETTEPANEKUD ON TEHNIKA UUE "KUMEB" VALGU

Nüüd on San Francisco California ülikooli (UCSF) ja Washingtoni ülikooli (UW) bioinsenerid kokku tulnud, et välja töötada sellele probleemile märkimisväärne uus lahendus; täiesti kunstlik valk, mis võib töötada nagu vooluring, mis võib muuta rakud „arukateks rakkudeks”, mis suudavad kindlaks teha, millal need on kahjustatud või nakatunud, ja reageerida vajaliku annuse manustamisega täpselt siis, kui seda vaja on.

Arvutisimulatsioonide abil loodud ja laboris sünteesitud uus valk - mida bioinsenerid kutsuvad Latching Orthogonal Cage-Key pRoteiniks ehk LOCKR-iks - on üksikasjalikult välja antud sel nädalal ajakirjas avaldatud lehes Loodus -on erinevalt loodusest endast leitud valkudest.

"Kuigi paljudes biotehnoloogiaarsenali tööriistades kasutatakse looduses esinevaid molekule, mis olid laboris kasutamiseks mõeldud, pole LOCKR-il oma olemuselt vastet," ütles Hana El-Samad, UCSF Kuo biokeemia ja biofüüsika perekonna professor ning kaasautor. uued uuringud.

„LOCKR on biotehnoloogia, mille inimesed mõtlesid ja ehitasid algusest lõpuni. See tagab enneolematu kontrolli valgu ja raku teiste komponentide vahelise suhtlemise üle ning võimaldab meil hakata lahendama lahendamata - ja varem lahendamatuid - bioloogiaprobleeme, millel on oluline mõju meditsiinile ja tööstusele. "

Ühes avaldatud artiklis kirjeldati uue valgu struktuuri, mida võib pidada pagasiruumi või kappi - sellest ka nimi. Kapi sees on molekulaarne „käsi“, mille saab kavandada keemiliste molekulide liikumisega raku kaudu manipuleerimiseks, spetsiifiliste molekulide või valkude lagundamiseks ja isegi rakule ütlemiseks, et ta peab ennast hävitama.

Sõna otseses mõttes on kogu protsessi võti selles, et õlg lukustatakse valgu sees, välja arvatud juhul, kui kasutusele võetakse mõni muu keemiline võti, mis sobib ideaalselt LOCKR-i lukuga. Keemilise võtmeta jääb LOCKR passiivseks, täpselt nii, nagu arvuti vooluahel on elektrisignaali puudumisel passiivne. Ka vooluahela analoogia pole mingi tõmme, see oli sisse ehitatud valgu kujundusse.

"Samamoodi nagu integreeritud vooluringid võimaldasid arvuti kiibitööstuse plahvatust, võivad need mitmekülgsed ja dünaamilised bioloogilised lülitid varsti avada täpse kontrolli elusrakkude käitumise ja lõpuks ka meie tervise üle," ütles El-Samad.

Programmeeritavate nutikate rakkude tegemine

Ahelad ehitavad üksteist välja, et välja töötada väga keerukas käitumine, mis võimaldab kaasaegset elektroonikat ja arvutit, mistõttu ei saa alahinnata potentsiaali bioloogiliste protsesside jaoks sarnase väljatöötamiseks. Bioinseneride avaldatud teine ​​artikkel demonstreeris sellise vooluahela käitumise potentsiaali rakus.

Kasutades LOCKRi modifitseeritud versiooni degronLOCKR, programmeerisid teadlased tööriista konkreetse valgu lagundamiseks. Valgu vooluringide loomise võime võimaldas meeskonnal luua raku sees reguleeriv mehhanism, mis kontrolliks dünaamiliselt raku aktiivsust vastusena sise- ja välistingimustele.

Alati, kui tööriist degronLOCKR tuvastas teatud rakutegevuse katkemise, suutis see katkestuse käivitanud valgu lagundada, kuni katkestus lakkas, misjärel see deaktiveeriti. Kui häire kordub, aktiveerub tööriist degronLOCKR uuesti ja jätkab valgu lagundamist, kuni raku funktsioon normaliseerub.

"LOCKR ja täpsemalt degronLOCKR avab rakkude programmeerimisel täiesti uue võimaluse ravida paljusid nõrgenevaid seisundeid, mille ohutut ja tõhusat ravi pole veel saadaval," ütles Andrew Ng, doktor, kaks doktorantuuri lõpetanud paberit El-Samadi laboris. "Nende tehnoloogiate abil piirab meid ainult meie kujutlusvõime."


Vaata videot: The World in 2030 by Dr. Michio Kaku (Mai 2021).