蛋白质纳米的“计算机”已经进化出影响细胞行为的能力
研究人员用共聚焦显微镜对细胞行为进行活细胞成像实验。计算机图片来源:宾夕法尼亚州立大学生命科学研究所。蛋白 科技日报记者 张梦然。质纳 宾夕法尼亚州立大学团队创建了第一个基于蛋白质的已经纳米计算代理作为电路。在最新一期的进化《科学进步》论文中,研究人员描述了他们通过整合两个或对刺激做出反应的出影区域来设计目标蛋白。目标蛋白可以通过调整方向或空间位置来响应光和药物雷帕霉素。响细这离下一代细胞疗法的胞行发展又近了一步。 传统的计算机细胞疗法,如破坏癌细胞或促进损伤后组织再生,蛋白需要时间来表达和降解蛋白质,质纳并在这个过程中消耗细胞能量。已经 科学家设计直接产生所需的进化蛋白质,基于蛋白质的出影纳米计算代理直接响应刺激(输入),然后产生所需的响细动作(输出)。 在测试过程中,团队将工程蛋白引入培养的活细胞,然后将培养的细胞暴露在刺激下。在过去,产生一个输出需要两个输入,但现在,新设计有两种可能的输出,这取决于接收输入的顺序。如果雷帕霉素先被检测到,然后是光,细胞将使用一个方向角;但如果刺激顺序相反,细胞将使用不同的方向角。 理论上,嵌入纳米计算代理的输入越多,不同组合可能产生的潜在结果就越多。输入可能包括物理或化学刺激,输出可能包括细胞行为的变化,如细胞方向、迁移、基因表达修饰和免疫细胞对癌细胞的毒性。 这种实验概念验证为开发更复杂的纳米计算代理开辟了大门。该团队计划进一步尝试该技术的不同应用。该研究结果可能是下一代细胞疗法的基础,用于治疗自身免疫性疾病、病毒感染、糖尿病、神经损伤和癌症等多种疾病。 总编辑圈点。 与硅基计算机相比,人体是一台更强大、更聪明的超级计算机。人体每分每秒都有大量的逻辑操作来控制生物的新陈代谢、生长、压力、行为和思想。因此,用生物分子代替电子元件具有巨大的潜力。新开发的蛋白质计算器件类似于晶体管,可以通过多个输入控制一个输出;它显示了嵌入蛋白质并控制其功能的潜力。科学家们实现了如此精细的控制,为制造下一代医疗设备、准确治疗各种疾病铺平了道路。
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