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2018年10月12日

有前途的靶向药物递送支架的研究

研究人员已经研究了一种自组装病毒壳,以了解如何改变其物理特性,因此可以设计用于检测疾病和靶向药物递送以及疫苗接种。

西北工程研究人员已经开发出一种新的方法来操纵病毒壳,该病毒壳可以从蛋白质自组装,并且有望成为疾病检测,药物递送和疫苗接种的载体。

病毒具有能够在恶劣条件下生存的壳,保护它们的货物直到它们发现细胞感染。然而,壳可以用于良好,因为该稳定性使其适用于保护更多有用的货物,例如药物,可以将其递送到特定目标细胞。

这项研究主要集中在一种被称为MS2噬菌体的细菌病毒所使用的蛋白质上。麦考密克工程学院的化学和生物工程副教授Danielle Tullman-Ercek说,这种蛋白质可以自组装,从病毒壳中创造出一种无害的脚手架。

“在生物学中,每件事都有它的位置,生物就是这样除了我们不知道规则,”Tullman-Ercek说。“我们的发现是确定这些设计规则的方法。”

这项研究是与加州大学伯克利分校的化学教授马修弗朗西斯和他的同事合作完成的,花了两年多的时间。结果于411日在Nature Communications杂志上发表。

这项研究允许研究人员检查哪些特定的蛋白质突变破坏了病毒支架或改变了结构的性质。为此,该团队开发了一种名为SyMAPS(系统性突变和组装粒子选择)的新技术,将突变期间发生突变的支架蛋白与突变支架蛋白分开。

总的来说,该团队测试了将近2,600种蛋白质,这种蛋白质组成了封闭的球状脚手架。

MS2支架蛋白有129个位置,我们可以进行替换,用所有其他氨基酸取代该位置上的现有氨基酸,”加州大学伯克利分校化学四年级博士候选人Emily Hartman说。纸。“通过交换所有20种天然存在的氨基酸,一次一个,在蛋白质的每个位置,我们最终在129个位置测试20个变量。”

该团队认为,了解突变如何改变脚手架,可以提供关于这些重新利用的病毒蛋白如何用于医学的重要见解。

Tullman-Ercek说:“你希望用于药物输送的支架可能与你想要用于疫苗的不同。“我们可能想要改变表面上的电荷性质,以便更好地瞄准或增加结构内部的某些东西,比如用传感器或诊断记录仪加载它。”

例如,在特定环境中分解的结构可以帮助靶向药物递送,例如化疗。

“我们在研究中做的一件事是寻找对酸敏感的突变体,”哈特曼说。“血液不是酸性的,但是一旦进入癌细胞,它就会变得更加酸性,如果脚手架在酸性环境中分解,它会更容易释放出癌细胞内的药物。”

发现了一种对酸性条件不太耐受的结构,该小组将继续在这一领域开展工作。

此外,该研究还提供了有关突变病毒(如流感)自然产生的信息。 Tullman-Ercek说:“这可以让我们了解病毒中哪些位置可能有更高的突变率,科学家们可以利用这些信息开发新的疫苗。

她表示,这两所大学的团队及其同事将把这项工作作为病毒支架特定应用的基础。

“这篇论文实际上是一个更大的故事的第一步,”哈特曼说。“这些大学之间的合作有很多正在进行的工作,我很高兴看到它发生了什么。

该研究建立在Tullman-Ercek的早期工作基础之上,该研究发现同一MS2噬菌体支架中的单个氨基酸突变显着改变了其大小。

Tullman-Ercek是西北大学合成生物学中心的教员。这个为期两年的中心汇集了来自工程,医学,物理学和计算机科学的科学家,他们对操纵生物学感兴趣,以帮助社会。许多合成生物学专注于通过改变DNA来改变细胞,从而创造新的专业产品。

这项工作得到了陆军研究办公室和加州大学伯克利分校的BASF CARA项目的支持。

(选自《医药》(适用版))