研究人员让老鼠像萤火虫一样发光,这可能是基因治疗的一个进步

   日期:2020-06-16     浏览:21    评论:0    
核心提示:研究人员让老鼠像萤火虫一样发光,这可能是基因治疗的一个进步Taylor Kubota,斯坦福大学Colin McKinlay和Jessica Vargas是一项

研究人员让老鼠像萤火虫一样发光,这可能是基因治疗的一个进步
Taylor Kubota,斯坦福大学

Colin McKinlay和Jessica Vargas是一项研究的联合首席作者,该研究提供了一种将治疗蛋白插入病变细胞的新方法,标志着基因治疗向前迈出了重要一步。Timothy Blake是Waymouth实验室的博士后研究员,他正在努力进行一项跨学科的实验。他和他的同事们正在精炼一种化合物,这种化合物携带着组装蛋白质的指令,这种蛋白质可以让萤火虫发光,并将它们送入被麻醉的老鼠的细胞中。如果他们的技术成功了,老鼠就能在黑暗中发光。


这只老鼠不仅会发光,还会醒过来四处乱跑,完全没有意识到它体内刚刚发生的一系列复杂事件。布莱克说这是他一生中最激动人心的一天。

这一成功是最近发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上的一篇论文的主题,它标志着基因治疗向前迈出了重要一步。将这些蛋白质指令,即信使RNA (mRNA),从物理上进入细胞已经够困难的了。这是细胞真正利用它们制造蛋白质的另一个障碍。如果这项技术在人身上成功,它将提供一种将治疗蛋白插入病变细胞的新方法。

化学教授罗伯特·韦茅斯说:“我们对此的热情简直就像孩子一样。”“昆虫蛋白质的编码被放入动物体内,这种蛋白质不仅在细胞中合成,而且折叠起来,变得功能齐全,能够发光。”

尽管结果令人印象深刻,但这种技术非常简单和快速。与永久改变细胞基因组成的传统基因疗法不同,信使rna是短暂的,它的作用是暂时的。mRNA传递的短暂性为我们提供了特殊的机会,例如使用这些化合物进行疫苗接种或癌症免疫治疗。

使蛋白质

基因治疗是一个有几十年历史的研究领域,通常专注于修改DNA,即基本的遗传密码。经过修饰的DNA会产生一个经过修饰的信使rna,信使rna会引导修饰蛋白质的产生。目前的工作跳过了DNA,而只是传递蛋白质的指令。

之前的工作已经成功地传递了一种不同形式的RNA——被称为短干扰RNA (siRNA)——但是通过细胞膜发送信使RNA是一个更大的问题。虽然siRNA和mRNA都有很多负电荷——即所谓的多阴离子——但mRNA的负电荷要大得多,因此更难通过带正电荷的细胞膜。

 

研究人员需要的是一种带正电荷的传递方法——聚阳离子——来复合、保护和传送聚阴离子。然而,仅这一项就只能确保信使rna通过细胞膜。一旦进入,信使rna需要从转运体化合物中分离出来以制造蛋白质。

研究人员通过一种新颖的、看似简单的发明解决了这一双重挑战,他们称之为“可改变收费的可释放转运体”(cart)。

这篇论文的合著者、化学教授保罗·文德说:“这种聚阳离子方法与其他方法的不同之处在于,其他方法不会从聚阳离子转变为其他任何东西,而其他方法经常失败。”“然而,我们正在研究的分子会从多聚物转变为中性小分子。这种机制真的是前所未有的。”

作为它们从多聚物到多中性物变化的一部分,cart生物降解并最终从身体排出。

协作的力量

这项研究是通过化学家和活体动物分子成像专家之间的协调而实现的,他们很少直接合作。有了这种合作关系,合成、表征和测试化合物可能只需一周时间。

“我们很幸运能够参与化学和临床同事之间的这种合作项目。它让我们看到我们的化合物从最基本的构建块——从我们买在瓶子里的化学物质——到把萤火虫基因放入老鼠体内,”文德实验室的研究生、这项研究的共同第一作者科林·麦金雷说。

这种增强的测试和再测试新分子的能力不仅发现了它们改变电荷的行为,也使它们的性能和应用得到了快速优化。随着未来不同挑战的出现,研究人员相信他们将能够以同样快速的灵活性做出反应。

在展示了这些推车能够将发光的水母蛋白导入实验室培养皿中的细胞后,研究小组想知道它们是否能在活老鼠身上起作用,这是通过儿科教授克里斯托弗·康塔格(Christopher Contag)领导的康塔格实验室的专业技术实现的

 
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