麻省理工学院的疫苗打印机：改变疫苗分配的游戏规则

麻省理工学院的疫苗打印机：改变疫苗分配的游戏规则麻省理工学院科赫综合癌症研究所的研究科学家AnaJaklenec说："我们有一天可以按需生产疫苗。例如，如果某个地区爆发了埃博拉病毒，人们可以将几台这样的打印机运到那里，为那个地方的人接种疫苗。"该打印机可生产带有数百个含有疫苗的微针的补丁。该贴片可以贴在皮肤上，让疫苗溶解而不需要传统的注射。资料来源：研究人员提供这台打印机生产出带有数百个含有疫苗的微针的补丁。这种贴片可以贴在皮肤上，让疫苗溶解而不需要传统的注射。一旦打印出来，疫苗贴片可以在室温下储存数月。在2023年4月24日发表在《自然-生物技术》上的一项研究中，研究人员表明，他们可以使用打印机生产热稳定的COVID-19RNA疫苗，这种疫苗可以诱导出与注射RNA疫苗产生的免疫反应相当的小鼠。Jaklenec和麻省理工学院DavidH.Koch研究所教授、Koch研究所成员RobertLanger是这项研究的资深作者。该论文的主要作者是前麻省理工学院博士后AurelienvanderStraeten，MortezaSarmadi博士22岁，和博士后JohnDaristotle。打印疫苗大多数疫苗，包括mRNA疫苗在储存时必须冷藏，因此很难储存它们或将它们送到无法保持这些温度的地方。此外，它们需要注射器、针头和训练有素的医疗保健专业人员来管理它们。为了克服这一障碍，麻省理工学院的团队开始寻找一种按需生产疫苗的方法。在COVID-19到来之前，他们最初的动机是建立一个可以在埃博拉等疾病爆发时快速生产和部署疫苗的设备。这样的设备可以被运到偏远的村庄、难民营或军事基地，以实现对大量人口的快速疫苗接种。在打印机内，一个机械臂将墨水注入微针模具，而模具下方的真空室将墨水吸到底部。图中是模具的一个例子。资料来源：研究人员提供研究人员决定不生产传统的注射式疫苗，而是采用一种新型的疫苗输送方式，其基础是大约拇指指甲大小的贴片，其中包含数百个微针。这种疫苗目前正在开发中，用于治疗许多疾病，包括脊髓灰质炎、麻疹和风疹。当贴片被贴在皮肤上时，针尖在皮肤下溶解，释放出疫苗。Daristotle说："当COVID-19开始时，对疫苗稳定性和疫苗获取的担忧促使我们尝试将RNA疫苗纳入微针贴片。"研究人员用来打印含有疫苗的微针的"墨水"包括封装在脂质纳米颗粒中的RNA疫苗分子，这有助于它们在很长一段时间内保持稳定。墨水还含有聚合物，可以很容易地被塑造成合适的形状，然后在数周或数月内保持稳定，即使在室温或更高的温度下储存。研究人员发现，聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇的50/50组合，这两种物质通常用于形成微针，具有最佳的硬度和稳定性组合。在打印机内，一个机械臂将墨水注入微针模具，而模具下方的真空室将墨水吸到底部，确保墨水一直到达针尖。一旦模具被填满，它们需要一到两天的时间来干燥。目前的原型可以在48小时内生产100个贴片，但研究人员预计，未来的版本可以设计成具有更高的容量。抗体反应为了测试疫苗的长期稳定性，研究人员首先创造了一种含有编码荧光素酶（一种发光蛋白质）的RNA的墨水。他们将得到的微针贴片在4摄氏度或25摄氏度（室温）的条件下储存长达6个月后应用于小鼠。他们还将一批颗粒在37摄氏度下储存了一个月。在所有这些储存条件下，这些贴片在应用于小鼠时诱发了强烈的发光反应。相比之下，通过传统的肌肉注射发光蛋白编码RNA产生的发光反应随着室温下更长的储存时间而下降。然后，研究人员测试了他们的COVID-19微针疫苗。他们给小鼠接种了两个剂量的疫苗，相隔四周，然后测量它们对病毒的抗体反应。用微针贴片接种的小鼠与用传统的注射式RNA疫苗接种的小鼠有类似的反应。当研究人员用在室温下存放了三个月的微针贴片为小鼠接种时，也看到了同样强烈的抗体反应。斯坦福大学转化医学和化学工程教授JosephDeSimone说："这项工作特别令人兴奋，因为它实现了按需生产疫苗的能力，随着疫苗生产规模的扩大和在更高温度下稳定性的提高，移动疫苗打印机可以促进RNA疫苗的广泛使用"。他没有参与这项研究。虽然这项研究侧重于Covid-19RNA疫苗，但研究人员计划调整该工艺以生产其他类型的疫苗，包括由蛋白质或灭活的病毒制成的疫苗。Jaklenec说："墨水成分是稳定mRNA疫苗的关键，但墨水可以包含各种类型的疫苗，甚至是药物，从而使使用这种微针平台可以提供的东西具有灵活性和模块化。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357849.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357849.htm

麻省理工学院揭幕"质子之舞"： 开拓能源新时代

麻省理工学院揭幕"质子之舞"：开拓能源新时代麻省理工学院的化学家们首次详细描绘了这些质子耦合电子转移是如何在电极表面发生的。他们的研究成果可以帮助研究人员设计出更高效的燃料电池、电池或其他能源技术。麻省理工学院化学和化学工程教授、该研究的资深作者YogeshSurendranath说："我们在这篇论文中取得的进展是研究和理解了这些电子和质子如何在表面部位耦合的性质，这与催化反应有关，而催化反应在能量转换装置或催化反应中非常重要。"在他们的研究成果中，研究人员能够准确追踪电极周围电解质溶液pH值的变化如何影响电极内质子运动和电子流动的速度。麻省理工学院研究生诺亚-刘易斯（NoahLewis）是这篇论文的第一作者，论文最近发表在《自然-化学》上。麻省理工学院前博士后RyanBisbey、麻省理工学院研究生KarlWestendorff和耶鲁大学研究科学家AlexanderSoudackov也是这篇论文的作者。质子传递质子耦合电子转移是指一种分子（通常是水或酸）将质子转移到另一种分子或电极表面，从而刺激质子接受者也接受一个电子。这种反应已被广泛应用于能源领域。"这些质子耦合电子转移反应无处不在。它们通常是催化机制中的关键步骤，对于制氢或燃料电池催化等能量转换过程尤为重要，"Surendranath说。在制氢电解槽中，这种方法用于从水中去除质子，并在质子上添加电子以形成氢气。在燃料电池中，当质子和电子从氢气中移出并加入氧气形成水时，就会产生电能。施加电势会导致质子从氢离子（右图）转移到电极表面。利用具有分子定义质子结合位点的电极，麻省理工学院的研究人员为这些界面质子耦合电子转移反应建立了一个通用模型。图片来源：研究人员提供质子耦合电子转移在许多其他类型的化学反应中都很常见，例如二氧化碳还原（通过添加电子和质子将二氧化碳转化为化学燃料）。当质子接受体是分子时，科学家们可以精确控制每个分子的结构，并观察电子和质子如何在分子间传递，因此他们已经对这些反应的发生过程有了很多了解。然而，当质子耦合电子转移发生在电极表面时，这一过程就更难研究了，因为电极表面通常非常异质，质子有可能与许多不同的位点结合。为了克服这一障碍，麻省理工学院的研究小组开发出一种设计电极表面的方法，使他们能够更精确地控制电极表面的组成。他们的电极由石墨烯薄片组成，表面附着有机含环化合物。每个有机分子的末端都有一个带负电荷的氧离子，它可以接受周围溶液中的质子，从而使电子从电路流入石墨表面。Surendranath说："我们可以创造出一种电极，它不是由各种各样的位点组成，而是由单一类型的非常明确的位点组成的统一阵列，每个位点都能以相同的亲和力结合质子。由于我们拥有这些非常明确的位点，这让我们能够真正揭示这些过程的动力学"。利用这个系统，研究人员能够测量流向电极的电流，从而计算出平衡状态下质子向表面氧离子转移的速率--质子向表面捐赠的速率和质子从表面转移回溶液的速率相等的状态。他们发现，周围溶液的pH值对这一速率有显著影响：最高速率出现在pH值的两端--酸性最强的pH值为0，碱性最强的pH值为14。为了解释这些结果，研究人员根据电极可能发生的两种反应建立了一个模型。在第一种反应中，强酸性溶液中高浓度的氢离子（H3O+）将质子传递给表面的氧离子，生成水。在第二种情况下，水将质子传递给表面氧离子，生成氢氧根离子（OH-），氢氧根离子在强碱性溶液中浓度较高。不过，pH值为0时的速度比pH值为14时的速度快四倍，部分原因是氢离子释放质子的速度比水快。需要重新考虑的反应研究人员还惊奇地发现，这两个反应的速率并不是在中性pH值为7（氢铵和氢氧根的浓度相等）时相等，而是在pH值为10（氢氧根离子的浓度是氢铵的100万倍）时相等。该模型表明，这是因为涉及氢𬭩或水提供质子的前向反应比涉及水或氢氧化物去除质子的后向反应对总速率的贡献更大。研究人员说，关于这些反应如何在电极表面发生的现有模型假定，前向反应和后向反应对总速率的贡献相同，因此新发现表明，可能需要重新考虑这些模型。Surendranath说："这是默认的假设，即正向和逆向反应对反应速率的贡献相同。我们的发现确实令人大开眼界，因为这意味着人们用来分析从燃料电池催化到氢进化等一切问题的假设可能是我们需要重新审视的。"研究人员目前正在利用他们的实验装置研究向电极周围的电解质溶液中添加不同类型的离子会如何加快或减慢质子耦合电子流的速度。刘易斯说："通过我们的系统，我们知道我们的位点是恒定的，不会相互影响，因此我们可以读出溶液的变化对表面反应的影响。"编译自//scitechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424095.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424095.htm

麻省理工学院的工程师们设计出治疗内出血的凝血解决方案

麻省理工学院的工程师们设计出治疗内出血的凝血解决方案麻省理工学院的工程师们设计了合成的纳米颗粒，可以注射到体内，帮助在内伤部位形成血凝块"这些结果特别引人注目的是我们在动物研究中看到的严重损伤的恢复水平。"麻省理工学院教授、麻省理工学院化学工程系主任、科赫综合癌症研究所成员、该研究论文的资深作者之一保拉-哈蒙德说："通过依次引入两个互补的系统，有可能获得更强大的凝血。"与之前开发的止血系统不同，麻省理工学院的新技术同时模拟了血小板--启动血液凝结的细胞和纤维蛋白原--一种帮助形成血块的蛋白质的作用。麻省理工学院化学工程系AlexanderandI.MichaelKasser教授和该研究的资深作者BradleyOlsen说："使用两种成分的想法允许止血系统在伤口中浓度提高时有选择性地凝胶化，模仿自然凝血级联的最终效果。"麻省理工学院博士后CelestineHong博士22岁，是该论文的主要作者，该论文于4月5日发表在《先进医疗材料》杂志上。该论文的其他作者包括博士后何彦普，本科生波特-鲍恩，以及麻省理工学院生物工程系主任安吉拉-贝尔彻教授。诸如车祸等创伤性事件造成的失血每年在全世界造成250多万人死亡。这种钝器创伤可能导致肝脏等器官的内出血，这很难发现和治疗。在这种情况下，关键是要尽快止血，直到病人能够被送往医院接受进一步治疗。找到预防内出血的方法可能会对武装部队产生特别重大的影响，因为内出血的治疗不及时是可预防士兵死亡的最大原因之一。当内伤发生时，血小板被吸引到该部位并启动血液凝固级联，最终形成一个由血小板和凝血蛋白（包括纤维蛋白原）组成的粘性栓。然而，如果病人失血过多，他们就没有足够的血小板或纤维蛋白原来形成血栓。麻省理工学院的团队希望创建一个人工系统，通过替代这两种凝血成分来帮助拯救人们的生命。Hong说："这一领域的研究人员过去一直在做的是试图重新获得血小板的治疗效果或重新获得纤维蛋白原的功能。我们在这个项目中试图做的是捕捉它们相互作用的方式。"为了实现这一目标，研究人员用两种材料创建了一个系统：一种是招募血小板的纳米粒子，一种是模仿纤维蛋白原的聚合物。对于血小板招募颗粒，研究人员使用了与他们在2022年的一项研究中报告的颗粒类似的颗粒。这些颗粒由一种叫做PEG-PLGA的生物相容性聚合物制成，它被一种叫做GRGDS的肽功能化，使它们能够与激活的血小板结合。由于血小板被吸引到受伤部位，这些颗粒也倾向于在受伤部位聚集。在2022年的研究中，研究人员发现，当这些靶向颗粒处于140至220纳米的最佳尺寸范围内时，它们会在伤口部位积聚，但不会在肺部等器官中大量积聚，因为在那里形成血栓会给病人带来危险。在这篇论文中，研究人员对这些颗粒进行了修改，加入了一个化学基团，该基团将与系统中第二个组件上的标签发生反应，他们称之为交联剂。这些交联剂由PEG或PEG-PLGA制成，与积聚在伤口部位的靶向颗粒结合，形成模仿血块的团块。Hong说："我们的想法是，随着这两种成分在血液中循环，如果有一个伤口部位，靶向成分将开始在伤口部位积累，并与交联剂结合。当这两种成分都处于高浓度时，会得到更多的交联，它们开始形成胶水并帮助凝血过程。"为了测试该系统，研究人员使用了一个内伤的小鼠模型。他们发现，在被注射到体内后，双组分系统在止血方面非常有效，它的效果大约是靶向粒子本身的两倍。这种血块的另一个重要优势是，它们不会像自然发生的血块那样快速降解。当病人失去大量血液时，他们通常会被静脉注射生理盐水以保持血压，但这种生理盐水也会稀释现有的血小板和纤维蛋白原，导致血块变弱和更快降解。然而，研究人员发现，人工血凝块不容易受到这种降解的影响。研究人员还发现，与葡萄糖对照组相比，他们的纳米颗粒并没有在小鼠中诱发任何明显的免疫反应。他们现在计划与马萨诸塞州综合医院的研究人员合作，在一个更大的动物模型中测试该系统。从长远来看，研究人员还希望探索使用便携式成像设备，在注射的纳米粒子进入体内后进行可视化精准控制的可能性。这可以帮助医生或紧急医疗救援人员迅速确定内出血的部位，目前只能在医院用核磁共振、超声波或手术来完成。"在确定出血源头时可能会有几个小时的延迟，而这需要在治疗出血部位之前采取很多步骤。因此，能够将这个系统与诊断工具结合起来是我们感兴趣的一个领域，"Hong说。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1356635.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1356635.htm

麻省理工学院的化学家们发现光合作用的光线采集为何如此高效

麻省理工学院的化学家们发现光合作用的光线采集为何如此高效麻省理工学院的研究人员发现，光收集复合体中的蛋白质的无序排列增强了其能量转移效率，推翻了有序结构更有效率的假设。这一发现表明，这种混乱的排列可能不是偶然的，而是一种有目的的进化，以实现效率的最大化。麻省理工学院的化学家们首次测量了光合作用采光蛋白之间的能量传递，使他们发现采光蛋白的无序排列提高了能量传递的效率。资料来源：研究人员提供麻省理工学院化学家的一项新研究为光收集复合体（也称为"天线"）的蛋白质如何实现这种高效率提供了一个潜在的解释。研究人员首次能够测量光收集蛋白之间的能量转移，使他们发现这些蛋白的无序排列提高了能量传导的效率。"为了使该'天线'工作，你需要长距离的能量转导。我们的关键发现是，光收集蛋白的无序组织提高了这种长距离能量传导的效率，"麻省理工学院化学副教授、这项新研究的资深作者GabrielaSchlau-Cohen说。麻省理工学院的博士后DihaoWang和DvirHarris以及麻省理工学院前研究生OliviaFiebig博士'22是这篇论文的主要作者，该论文本周发表在《美国国家科学院院刊》上。麻省理工学院的化学教授曹建树也是该论文的作者。在这项研究中，麻省理工学院的团队专注于紫色细菌，这些细菌通常在缺氧的水生环境中被发现，并且通常被用作研究光合作用光收集的模型。在这些细胞内，捕获的光子通过由蛋白质和吸收光的色素（如叶绿素）组成的光收获复合体。使用超快光谱，一种使用极短的激光脉冲来研究发生在飞秒到纳秒时间尺度上的事件的技术，科学家们已经能够研究能量如何在这些蛋白质中的一个单独的蛋白质中移动。然而，研究能量如何在这些蛋白质之间移动已被证明更具挑战性，因为它需要以一种可控的方式定位多个蛋白质。为了创建一个实验装置，使他们能够测量能量如何在两个蛋白质之间移动，麻省理工学院的团队设计了合成的纳米级膜，其成分与自然发生的细胞膜相似。通过控制这些被称为纳米盘的膜的大小，他们能够控制嵌入盘中的两个蛋白质之间的距离。在这项研究中，研究人员将在紫色细菌中发现的主要采光蛋白的两个版本，即LH2和LH3，嵌入他们的纳米盘中。LH2是在正常光照条件下存在的蛋白质，而LH3是通常只在弱光条件下表达的变体。利用麻省理工学院纳米设施的低温电子显微镜，研究人员可以对他们的膜包埋蛋白进行成像，并显示它们的位置与原生膜中的距离相似。他们还能够测量光收集蛋白之间的距离，其规模为2.5至3纳米。由于LH2和LH3吸收的光的波长略有不同，因此有可能使用超高速光谱来观察它们之间的能量转移。对于间隔紧密的蛋白质，研究人员发现，一个光子的能量在它们之间传播需要大约6皮秒的时间。对于相距较远的蛋白质，能量转移需要15皮秒的时间。更快的旅行意味着更有效的能量转移，因为旅行的时间越长，转移过程中损失的能量就越多。Schlau-Cohen说："当一个光子被吸收时，在能量通过非辐射衰变等不需要的过程失去之前，你只有这么长的时间，所以它能越快得到转换，它的效率就越高。"研究人员还发现，排列在晶格结构中的蛋白质比排列在随机组织结构中的蛋白质显示出更低的能量转移效率，就像它们通常在活细胞中那样。"有序的组织实际上比生物学的无序组织效率低，我们认为这非常有趣，因为生物学往往是无序的。"Schlau-Cohen说："这一发现告诉我们，这可能不仅仅是生物学的一个不可避免的缺点，而且生物体可能已经进化到利用它。"目前研究人员已经建立了测量蛋白质间能量转移的能力，接下来的计划是探索其他蛋白质之间的能量转移，例如'天线'蛋白质到反应中心的蛋白质之间的转移。他们还计划研究在紫色细菌以外的生物体（如绿色植物）中发现的'天线'蛋白之间的能量转移。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1369211.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1369211.htm

根除实体瘤：麻省理工学院的疫苗为T细胞癌症治疗提供助力

根除实体瘤：麻省理工学院的疫苗为T细胞癌症治疗提供助力通过改造T细胞来消灭癌细胞已在治疗某些类型的癌症（如白血病和淋巴瘤）方面取得了成功。然而，它对实体瘤的治疗效果并不理想。不成功的原因之一是T细胞只针对一种抗原（肿瘤上发现的一种靶蛋白）；如果一些肿瘤细胞不表达这种抗原，它们就能逃脱T细胞的攻击。麻省理工学院的研究人员现在找到了克服这一障碍的方法，他们使用一种疫苗来增强工程T细胞（即嵌合抗原受体（CAR）T细胞）的反应，同时还能帮助免疫系统产生靶向其它肿瘤抗原的新T细胞。在对小鼠的研究中，研究人员发现这种方法更有可能根除肿瘤。Underwood-Prescott教授是麻省理工学院生物工程系和材料科学与工程系的教授，同时也是麻省理工学院Koch癌症综合研究所以及MGH、麻省理工学院和哈佛大学Ragon研究所的成员。Irvine是这项研究的资深作者，研究报告于7月5日发表在《细胞》（Cell）杂志上。论文的第一作者是LeyuanMa，她曾是科赫研究所的博士后，现任宾夕法尼亚大学医学院病理学和实验医学助理教授。工程T细胞美国食品和药物管理局已经批准了几种治疗血癌的T细胞疗法。这些疗法以CAR-T细胞为基础，CAR-T细胞被设计成显示能识别癌细胞上特定抗原的受体。为了尝试将这种治疗方法用于胶质母细胞瘤（一种脑癌），研究人员设计了靶向表皮生长因子受体突变版本的CAR-T细胞。然而，并非所有胶质母细胞瘤细胞都表达这种抗原，当受到CAR-T细胞攻击时，一些胶质母细胞瘤细胞会通过停止产生靶抗原来做出反应。在2019年的一项研究中，Irvine和他的同事通过在给小鼠注射工程T细胞后不久向其注射疫苗，增强了CAR-T细胞对胶质母细胞瘤的有效性。这种疫苗携带CAR-T细胞靶向的相同抗原，被淋巴结中的免疫细胞吸收，CAR-T细胞在淋巴结中接触到这种疫苗。在这项研究中，研究人员发现，这种疫苗促进不仅有助于工程CAR-T细胞攻击肿瘤，而且还有另一个意想不到的效果：它有助于产生靶向其它肿瘤抗原的宿主T细胞。这种被称为"抗原扩散"的现象是可取的，因为它能产生T细胞群，这些T细胞群协同工作，可以完全消灭肿瘤并防止肿瘤再生。Irvine说："这恰恰可以帮助应对实体瘤的抗原异质性，因为如果引导宿主T细胞攻击其他抗原，它们也许就能进来杀死CAR-T细胞无法杀死的肿瘤细胞。"免疫增强在他们的新研究中，研究人员希望探索额外的T细胞反应是如何被激活的。他们使用了2019年研究中相同类型的CAR-T细胞和相同的疫苗，CAR-T细胞被设计为靶向突变的表皮生长因子受体。研究中的小鼠接种了两剂疫苗，间隔一周。研究人员发现，在这些增强的小鼠中，CAR-T细胞发生了新陈代谢变化，从而增加了γ干扰素的产生，而γ干扰素是一种细胞因子，有助于刺激强烈的免疫反应。这有助于T细胞克服肿瘤的免疫抑制环境，肿瘤通常会关闭附近的T细胞。当CAR-T细胞杀死表达靶抗原的肿瘤细胞时，宿主T细胞（而非工程CAR-T细胞）遇到了这些肿瘤细胞的其他抗原，刺激宿主T细胞靶向这些抗原并帮助消灭肿瘤细胞。研究人员发现，如果没有宿主T细胞的反应，即使CAR-T细胞消灭了大部分原始肿瘤细胞，肿瘤也会重新生长。出现这种情况的原因是，接受CAR-T细胞治疗的肿瘤细胞通常会停止产生工程细胞靶向的抗原，从而躲避这些细胞的攻击。根除肿瘤研究人员随后在目标抗原水平不同的肿瘤小鼠中测试了他们的方法。他们发现，即使在只有50%的肿瘤细胞表达靶抗原的肿瘤中，通过CAR-T细胞和宿主T细胞的联合作用，仍能消灭约25%的肿瘤。靶抗原含量较高的肿瘤的成功率更高。当80%的肿瘤细胞表达CAR-T细胞靶向的抗原时，约80%的小鼠的肿瘤被消灭。这项研究中使用的技术已授权给一家名为ElicioTherapeutics的公司，该公司正致力于开发这项技术，以便在患者身上进行潜在测试。在这项研究中，研究人员重点研究了胶质母细胞瘤和黑色素瘤，但他们认为这项技术也有可能用于治疗其他类型的癌症。Irvine说："原则上，这应该适用于任何你已经生成了靶向CART细胞的实体瘤。"研究人员还在研究如何调整CAR-T细胞疗法，使其能够用于攻击尚未发现靶向抗原的肿瘤。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370277.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370277.htm

麻省理工学院的科学家们为合成基因开发了一个新的控制系统

麻省理工学院的科学家们为合成基因开发了一个新的控制系统利用基于CRISPR基因编辑系统的方法，麻省理工学院的研究人员开发了一种新方法，可以精确控制哺乳动物细胞中产生的特定蛋白质的数量。资料来源：MatthewDaniels，由麻省理工学院新闻网在他们的新研究中，研究人员显示，这个系统可以在各种哺乳动物细胞中工作，且结果非常一致。描述这些结果的论文最近发表在《自然通讯》杂志上。"这是一个高度可预测的系统，我们可以预先设计，然后得到预期的结果，"前麻省理工学院研究科学家WilliamC.W.Chen说。"这是一个非常可调整的系统，适用于不同类型细胞的许多不同的生物医学应用"。现在是南达科他大学生物医学科学助理教授的Chen是这项新研究的主要作者之一，同时还有前麻省理工学院研究科学家LeonidGaidukov和博士后YongLai。高级作者TimothyLu作为麻省理工学院生物工程和电气工程及计算机科学副教授领导了这项研究。基因控制许多治疗性蛋白质，包括单克隆抗体都是在含有哺乳动物细胞的大型生物反应器中生产的，这些细胞被设计用来产生所需的蛋白质。几年前，麻省理工学院合成生物学中心的研究人员，包括Lu的实验室，开始与辉瑞公司合作开展一个项目，开发可用于促进这些有用蛋白质生产的合成生物学工具。为了做到这一点，研究人员瞄准了他们想要调高的基因的启动子。在所有的哺乳动物细胞中，基因有一个与转录因子结合的启动子区域--启动基因转录为信使RNA的蛋白质。在以前的工作中，科学家们设计了合成的转录因子，包括称为锌指的蛋白质结构模体，以帮助激活目标基因。然而，锌指和大多数其他类型的合成转录因子必须为它们所针对的每个基因重新设计，这使得它们的开发具有挑战性和耗费时间。2013年，Lu实验室的研究人员开发了一种基于CRISPR的转录因子，使他们能够更容易地控制哺乳动物和酵母细胞中自然发生的基因的转录。在新的研究中，研究人员着手在这项工作的基础上创建一个合成生物部件库，使他们能够传递转基因--一种细胞通常不表达的基因--并精确控制其表达。Chen说："我们的想法是拥有一个全谱系的合成启动子系统，可以从非常低的水平到非常高的水平，以适应不同的细胞应用。"研究人员设计的系统包括几个部分。一个是要转录的基因，以及一个"操作者"序列，它由一系列人工转录因子结合点组成。另一个组成部分是引导RNA，它与这些操作者序列结合。最后，该系统还包括一个连接到停用的Cas9蛋白的转录激活域。当这种失活的Cas9蛋白与合成启动子位点的引导RNA结合时，基于CRISPR的转录因子可以开启基因表达。用于该合成系统的启动子位点被设计成与自然发生的启动子位点不同，因此该系统不会影响细胞自身基因组中的基因。每个操作者包括2到16个拷贝的引导RNA结合位点，研究人员发现他们的系统可以以与结合位点数量线性对应的速率启动基因转录，使他们能够精确控制产生的蛋白质数量。高度一致性研究人员在几种类型的哺乳动物细胞中测试了他们的系统，包括中国仓鼠卵巢（CHO）细胞，这些细胞通常用于在工业生物反应器中生产治疗性蛋白质。他们发现在CHO细胞和他们测试的其他细胞中的结果非常相似，包括小鼠和大鼠的肌细胞（肌肉细胞的前体）、人类胚胎肾细胞和人类诱导多能干细胞。Chen说："该系统在不同的细胞类型和不同的目标基因上具有非常高的一致性。这是一个很好的起点，可以考虑用一个高度可调整、可预测的人工系统来调控基因表达和细胞行为。"在首先证明他们可以使用新系统诱导细胞产生预期数量的荧光蛋白之后，研究人员表明他们还可以用它来编程生产一种被称为JUG444的单克隆抗体的两个主要部分。研究人员还对CHO细胞进行编程，使其产生不同数量的称为抗PD1的人类抗体。当人类T细胞接触到这些细胞时，如果产生的抗体数量较多，它们会成为更有力的肿瘤细胞杀手。他们说，尽管研究人员能够获得所需抗体的高产量，但要将这一系统纳入工业流程，还需要进一步努力。与工业生物反应器中使用的细胞不同，这项研究中使用的细胞是生长在一个平面上，而不是在液体悬浮液中。"这是一个有希望用于工业应用的系统，但首先我们必须将其改造成悬浮细胞，看看它们是否能制造出同样的蛋白质。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333007.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333007.htm