“邏輯門”為治療癌症和其他疾病的納米級計算機鋪平道路

創造納米級計算機用於精準醫療一直是許多科學家和醫療機構的夢想。現在,賓夕法尼亞州立大學的研究人員首次製造出一種納米計算劑,可以控制一種參與細胞運動和癌症轉移的特定蛋白質的功能。這項研究為構建複雜的納米級計算機以預防和治療癌症和其他疾病鋪平了道路。

"邏輯門"為治療癌症和其他疾病的納米級計算機鋪平道路

賓夕法尼亞州立大學醫學院G. Thomas Passananti教授Nikolay Dokholyan和他的同事–包括賓夕法尼亞州立大學藥理學博士后Yashavantha Vishweshwaraiah–創造了一個類似晶體管的”邏輯門”,這是一種計算操作,其中多個輸入控制一個輸出。

“我們的邏輯門只是你可以稱之為細胞計算的開始,”他說,”但它是一個重要的里程碑,因為它展示了在蛋白質中嵌入條件操作並控制其功能的能力,Dokholyan說。”它將使我們對人類生物學和疾病有更深入的了解,並為開發精確治療方法引入了可能性。”

該團隊的邏輯門由兩個傳感器域組成,旨在對兩個輸入做出反應–光和藥物雷帕黴素。該團隊以蛋白質焦點粘附激酶(FAK)為目標,因為它參與了細胞粘附和運動,而這是轉移性癌症發展的最初步驟。

Vishweshwaraiah說:”首先,我們在編碼FAK的基因中引入了一個對雷帕黴素敏感的結構域,稱為uniRapr,實驗室以前曾設計和研究過該結構域。接下來,我們引入了對光敏感的結構域LOV2。我們完成優化這兩個結構域后,就把它們合併到一個最終的邏輯門設計中。”

該團隊將修改後的基因插入HeLa癌細胞中,並使用共聚焦顯微鏡觀察體外的細胞。他們研究了每個輸入的影響,以及輸入的綜合影響,對細胞行為的影響。

他們發現,他們不僅能用光和雷帕黴素迅速激活FAK,而且這種激活導致細胞發生內部變化,增強其粘附能力,最終降低其運動能力。

研究結果今天(2021年11月16日)發表在《自然通訊》雜誌上。

“我們首次表明可以在活細胞內建立一個能夠控制細胞行為的功能性納米計算劑,”Vishweshwaraiah說。”我們還發現了FAK蛋白的一些有趣的特徵,例如當它被激活時在細胞中引發的變化。”

Dokholyan指出,該團隊希望最終能在活體生物體內測試這些納米計算劑。

(0)
上一篇 2021-11-16 21:42
下一篇 2021-11-16 21:42

相关推荐