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快速定向進化技術 幾天即可“造出”新分子
2019-07-08 07:58:00 來源: 科技日報
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        美國北卡羅萊納大學醫學院研究人員近日在《細胞》雜志線上版刊發研究報告稱,他們開發出一種可用于哺乳動物細胞的,可在幾天內産生具有特定性質的新分子,其效率遠高于目前使用的定向進化方法。

        定向進化是美國科學家弗朗西斯·阿諾德上世紀90年代提出的概念,通過在實驗室內模倣自然進化的關鍵步驟——突變、重組、篩選,在較短時間內完成漫長的自然進化過程,從而獲得具有新的功能和特性的蛋白質。這一方法具有明確的人為設定目標,能讓科學家重新設計分子,已成為新藥研發、化學工程等領域的重要研究工具。阿諾德也因在定向進化研究方面的開創性工作獲得了2018年諾貝爾化學獎。

        此次,北卡羅萊納大學研究小組開發的定向進化係統,使用辛德畢斯病毒作為待修飾基因的載體,通過宿主細胞內部的遺傳驅動序列實現選擇,因而被稱為“遺傳驅動序列的病毒進化”,或“VEGAS”。因為這一係統在哺乳動物細胞中起作用,所以可用于改造人類、小鼠或其他哺乳動物的蛋白質,這是傳統的基于細菌細胞的定向進化方法很難做到的。

        在研究報告中,研究小組詳細介紹了他們使用VEGAS係統改造四環素反式激活因子、G蛋白偶聯受體(GPCRs)以及變構納米抗體的情況。三項實驗皆在不到一周時間內成功完成,這比目前已有的定向進化方法要快了許多。

        研究人員指出,目前的定向進化技術大多費力且耗時,且通常應用于細菌細胞,在人類蛋白質研究方面的應用並不理想。他們開發的新係統,則為科學家提供了用于哺乳動物細胞定向進化的有力工具,有望推動新的分子工具和疾病療法的開發。

        總編輯圈點

        如果你有心,也許還記得,正是憑借在酶的定向進化領域的矚目成就,美國科學家弗朗西斯·阿諾德榮膺2018年的諾貝爾化學獎。這一技術從自然進化規律中獲得啟發,在實驗室的科學研究中,用人工誘導代替自然選擇,從而實現分子的定向進化。如今這種技術正廣泛用于醫療、化工等行業,而且還在不斷迭代升級。

 

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【糾錯】 責任編輯: 蘆俊文
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