科学家们已经开发出一种分子“注射器”，可以将包括抗癌药物和基因疗法在内的蛋白质直接注射到人体细胞中。
研究人员使用谷歌的DeepMind开发的人工智能 (AI) 程序来做到这一点。这个名为 AlphaFold 的 AI 程序之前预测了科学界已知的几乎所有蛋白质的结构。
该团队修改了Photorhabdus asymbiotica中天然存在的一种类似注射器的蛋白质，Photorhabdus asymbiotica 是一种主要感染昆虫的细菌。周三（3 月 29 日）在《自然》杂志上描述的改良注射器（在新标签页中打开），尚未在人体中进行过测试，仅在实验室培养皿和活小鼠中进行过测试。
但专家表示，这种注射器最终可能有医疗用途。
“作者表明，可以调整这种方法以针对特定细胞并提供定制的蛋白质货物（有效载荷），” Charles Ericson（在新标签页中打开）和马丁·皮尔霍夫（在新标签页中打开），在瑞士苏黎世联邦理工学院研究细菌细胞间相互作用但未参与研究，在随附的评论中写道（在新标签页中打开）. “这些重新设计的注射复合物代表了一个令人兴奋的生物技术工具箱，可以应用于各种生物系统，”他们写道。
P. asymbiotica细菌通常在内部生长（在新标签页中打开）称为线虫的蛔虫，并将蠕虫用作特洛伊木马来侵入昆虫幼虫。它是这样工作的：线虫侵入幼虫的身体并反流P. asymbiotica；细菌杀死昆虫的细胞；线虫以垂死的幼虫的肉为食。因此，线虫和细菌享有美好的共生关系。
为了杀死昆虫细胞，P. asymbiotica分泌微小的弹簧式注射器，科学上称为“细胞外收缩注射系统”，它在一端带有尖刺的空心“针”内携带有毒蛋白质。小“尾巴”从注射器底部延伸出来——想象一下太空探测器的起落架——这些尾巴与昆虫细胞表面的蛋白质结合。一旦结合，注射器将其针头刺穿细胞膜以释放其货物。
在之前的研究中，科学家们从Photorhabdus细菌中分离出这些注射器，还发现其中一些可以靶向小鼠细胞，而不仅仅是昆虫细胞。这增加了这样的注射器可以被修改以用于人类的可能性。
黑白显微镜图像显示管状蛋白质与癌细胞表面结合
这张显微镜图像显示了绑定到癌细胞表面的编程注射器。一旦结合，它们就会通过细胞膜注入有毒蛋白质。（图片来源：Joseph Kreitz，麻省理工学院布罗德研究所和哈佛大学，麻省理工学院麦戈文脑研究所）
为了测试这个想法是否可行，该团队首先将他们选择的蛋白质装入注射器的空心管中。然后，他们使用 AlphaFold 来更好地了解注射器如何作用于昆虫细胞，因此可以对其进行修改以改为靶向人类细胞。他们使用人工智能系统来预测注射器起落架底部的结构——首先与靶细胞表面接触的部分。然后他们改变了这种结构，使其能够锁定仅存在于人类细胞上的表面蛋白质。
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时时彩技巧大全，高返点，业内良心平台。，研究人员将不得不使用先进的显微镜技术和晶体学进行这种分析，这意味着对起落架的原子结构进行详细研究，Joseph Kreitz（在新标签页中打开），麻省理工学院麦戈文大脑研究所的博士生和该研究的第一作者，在一封电子邮件中告诉 Live Science。
“这可能需要几个月的时间，”克雷茨说。“借助 AlphaFold，我们几乎可以实时获得候选尾纤维设计的预测结构，从而显着加快我们对这种蛋白质进行重新编程的努力。”
然后，研究人员使用他们改进的注射器来调整实验室培养皿中的细胞基因组。具体来说，他们将功能强大的 CRISPR-Cas9 基因编辑工具的组件输送到细胞中，以将 DNA 片段剪切并粘贴到它们的基因组中。该团队还使用注射器将称为锌指脱氨酶的微小 DNA 剪刀插入细胞。
他们还使用该系统将有毒蛋白质输送到实验室培养皿中的癌细胞中。最后，他们将注射器注射到活老鼠体内，发现它们的货物只能在目标区域被检测到，198娱乐官网安
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作者总结说，这些实验表明注射器可以作为“可编程的蛋白质输送装置，可能应用于基因治疗、癌症治疗和生物控制”。与将遗传指令（如 DNA 或 RNA）传递到细胞中的疗法相比，这些携带蛋白质的注射器可以“更好地控制细胞内治疗剂的剂量和半衰期”，Kreitz 和该研究的资深作者 Feng Zhang（在新标签页中打开）在一封电子邮件中告诉 Live Science。
那是因为遗传指令促使细胞为自己构建蛋白质，
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198彩怎么样了解玩家心灵活动的198彩平台总代理永远不为自己的前途担心。，而注射器会带有预先测量剂量的蛋白质。他们说，这种精确的剂量对于涉及转录因子的治疗很有用，转录因子可以调整细胞的基因活性，化学疗法在高剂量下会产生毒性作用。
Ericson 和 Pilhofer 写道，这些微型注射器还可以通过编程来对抗体内的致病细菌。并且在未来，科学家们有可能将多个注射器连接起来形成多管复合体。“与使用单一注入系统相比，这些可能使每个目标细胞能够交付更多的货物，”他们建议道。
“然而，我们注意到该系统仍处于起步阶段；在将其应用于临床或商业环境之前，还需要进一步努力来表征该系统在体内的行为，”Kreitz 和 Zhang 告诉 Live Science。该团队目前正在研究注射器在不同组织和器官中的扩散情况，并继续研究免疫系统对新蛋白质输送系统的反应。
