Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các protein nhân tạo mới đã được tạo ra để hoạt động như các cổng logic phân tử. Giống như các đối tác điện tử của chúng trong máy tính, những công cụ sinh hóa này có thể được sử dụng để lập trình hành vi của các hệ thống phức tạp chẳng hạn như điều hòa gen bên trong tế bào T của con người. Bước tiến mới này có thể cải thiện độ bền của các liệu pháp dựa trên tế bào trong tương lai.
Các công cụ cơ bản tương tự cho phép máy tính hoạt động hiện đang được sử dụng để kiểm soát cuộc sống ở cấp độ phân tử. Những tiến bộ có ý nghĩa đối với các loại thuốc trong tương lai và sinh học tổng hợp.
Báo cáo ngày 2 tháng 4 trên tạp chí Science , một nhóm do Trường Y thuộc Đại học Washington dẫn đầu đã tạo ra các protein nhân tạo có chức năng như cổng logic phân tử. Những công cụ này giống như các đối tác điện tử của chúng có thể được sử dụng để lập trình hành vi của các hệ thống phức tạp hơn.
Nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng các protein thiết kế mới có thể điều chỉnh biểu hiện gen bên trong tế bào T của con người. Sự phát triển này có thể cải thiện sự an toàn và độ bền của các liệu pháp dựa trên tế bào trong tương lai.
“Các nhà sinh học đã tạo ra các cổng logic từ DNA, RNA và các protein tự nhiên đã được sửa đổi trước đây nhưng chúng rất lý tưởng. Các cổng logic của chúng tôi được tạo ra từ các protein được thiết kế de novo có tính mô đun và linh hoạt hơn, và có thể được sử dụng trong một loạt các ứng dụng y sinh ” – Tác giả cao cấp David Baker, giáo sư hóa sinh tại Trường Y khoa UW và là giám đốc của Viện Thiết kế Protein.
Cho dù điện tử hay sinh học, cổng logic có ý nghĩa và phản ứng với các tín hiệu theo những cách định trước. Một trong những đơn giản nhất là cổng AND; nó chỉ tạo ra đầu ra khi có một đầu vào VÀ một đầu vào khác.
Ví dụ: khi gõ trên bàn phím, nhấn phím Shift VÀ phím A sẽ tạo ra một chữ cái viết hoa A. Cổng logic được làm từ các bộ phận sinh học nhằm đưa mức độ kiểm soát này vào các hệ thống được xử lý sinh học.
Với các cổng bên phải hoạt động bên trong các tế bào sống, các đầu vào như sự hiện diện của hai phân tử khác nhau – hoặc một chứ không phải – có thể khiến một tế bào tạo ra một đầu ra cụ thể, như kích hoạt hoặc triệt tiêu gen.
“Toàn bộ máy tính hướng dẫn Apollo 11 được chế tạo từ cổng NOR điện tử”, tác giả chính Zibo Chen, một sinh viên tốt nghiệp UW gần đây cho biết. “Chúng tôi đã thành công trong việc chế tạo cổng NOR dựa trên protein. Chúng không phức tạp như máy tính hướng dẫn của NASA, tuy nhiên đây là một bước quan trọng để lập trình các mạch sinh học phức tạp từ đầu.”
Tuyển dụng các tế bào miễn dịch của chính bệnh nhân trong cuộc chiến chống lại ung thư đã có tác dụng đối với một số dạng bệnh. Tuy nhiên, việc nhắm mục tiêu các khối u rắn bằng phương pháp trị liệu tế bào CAR-T được gọi là thách thức này đã được chứng minh là thách thức.
Các nhà khoa học nghĩ rằng một phần lý do có liên quan đến sự cạn kiệt tế bào T. Các tế bào T biến đổi gen chỉ có thể chiến đấu rất lâu trước khi chúng ngừng hoạt động. Có thể có một cách xung quanh này. Với các cổng logic protein đáp ứng tín hiệu cạn kiệt, nhóm nghiên cứu từ UW Medicine hy vọng sẽ kéo dài hoạt động của các tế bào CAR T.
Các tế bào T sống lâu hơn được lập trình tốt hơn cho mỗi bệnh nhân có nghĩa là thuốc được cá nhân hóa hiệu quả hơn.
Công trình này được dẫn dắt bởi các nhà nghiên cứu tại Viện Y học UW về Thiết kế Protein. Nhóm nghiên cứu cũng bao gồm các nhà hóa sinh từ Đại học Tây Bắc, Đại học bang Ohio, Viện Khoa học Y sinh Altius và Đại học California San Francisco.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Washington Health Science / UW Medicine . Bản gốc được viết bởi Ian Haydon. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :