用蛋白质逻辑把细胞变成计算机

生命现在可以在分子水平上被控制，使用同样的允许计算机运行的基本工具。这些进展对未来医学和合成生物学产生了影响。

华盛顿大学医学院领导的研究团队在《科学》年4月2日的杂志上报道，他们创造了人工蛋白质，作为分子逻辑门。这些工具，就像它们的电子拷贝一样，可以用来编程更复杂系统的行为。

研究小组表明，新设计的蛋白质可以调节人类T细胞中的基因表达。这一进展可能会提高未来细胞疗法的安全性和持久性。

“生物工程学家以前曾用DNA、RNA和经过修饰的天然蛋白质制造逻辑门，但这些都不理想。威斯康星大学医学院生物化学教授、蛋白质设计研究所所长大卫贝克表示，由从头开始设计的蛋白质构建的逻辑门具有更高的模块化和通用性，可用于广泛的生物医学应用。

不管是电子的还是生物的，逻辑门都以预定的方式感知和响应信号。最简单的是与门；只有当一个输入和另一个输入同时存在时，它才会产生输出。

例如，在键盘上打字时，按下Shift和A会产生一个大写字母A。由生物部分制成的逻辑门旨在将这种级别的控制带入生物工程系统。

当正确的门在活细胞内部运行时，输入信号(例如，有两个不同的分子，或者一个分子代替另一个分子)将导致细胞产生特定的输出，例如激活或抑制基因。

“整个阿波罗11号制导计算机都是由电子NOR门建造的，”第一作者、西澳大学最近的研究生淄博陈说。“我们成功制造了基于蛋白质的NOR门。它们不像NASA的制导计算机那么复杂，但它们仍然是从头开始编程复杂生物电路的关键一步。”

在抗癌斗争中招募患者自身的免疫细胞在某些疾病中发挥了作用。然而，用这种所谓的CAR-T细胞疗法靶向实体瘤已被证明具有挑战性。

科学家认为，部分原因与T细胞衰竭有关。转基因T细胞只能战斗很长时间才能停止工作。或许有解决办法。UW医学的研究团队希望通过响应疲劳信号的蛋白质逻辑门来延长CART细胞的活性。

陈说：“为每个患者更好地编程的长寿T细胞将意味着更有效的个性化药物。”

这项工作由西澳大利亚大学医学研究所蛋白质设计研究所的研究人员领导。研究团队还包括来自西北大学、俄亥俄州立大学、阿尔蒂的乌尔苏斯生物医学科学研究所和旧金山加州大学的生物化学家。

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