합성 생물학으로 치료 단백질 설계를 혁신합니다

치료 및 생명 공학에서, 새로운 기능 또는 고급 기능을 갖는 단백질을 개발하는 능력은 매우 중요하지만 현재의 방법은 종종 느리고 힘들다. 이제 스크립스 리서치 과학자들은 자연보다 수천 배 빠른 합성 생물학 플랫폼을 만들었고, 연구원 개발자 자체를 가속하여 새로운 특성을 가진 단백질을 개발했습니다. 이 시스템은 T7- 오라 콜이라는 이름으로 설명되었습니다 과학 2025 년 8 월 7 일, 연구원들은 치료 단백질 엔지니어가 암, 신경 지화 및 기타 질병에 대해 어떻게 할 수 있는지에 대한 돌파구를 나타냅니다.

그것은 진화에 빠른 단단한 버튼을주는 것과 같습니다. 이제 세포의 게놈을 손상시키지 않고 중단없이 그리고 정확하게 세포 내부에서 단백질을 개발할 수 있습니다. “

Pitt Shultz, Scripps Research 및 CEO의 부사장 저자

진화는 여러 사이클보다 고급 기능을 갖는 돌연변이를 도입하고 변이체를 선택하는 실험실 과정입니다. 그것은 대상의 돌연변이의 상승을 조사하기 위해 고 선택적, 고자도 항체, 신규 또는 촉매 효소 또는 약물 목표와 같은 원하는 특징을 갖는 단백질을 생산하는데 사용된다. 그러나 전통적인 것은 종종 라운드마다 일주일 이상 시험을 위해 조작하고 반복되는 라운드를 위해 필요합니다. 지속적인 진화를 위해, 수동 중재없이 살아있는 세포 내부에서 단백질이 개발되는 시스템 – 각 세포 분열 (박테리아의 경우 약 20 분)은 동시 전환 및 선택을 가능하게 하여이 과정을 용이하게합니다. 그러나, 기존 방법은 기술적 복잡성 또는 중간 정도의 돌연변이 속도로 제한된다.

T7- 오라 콜 엔지니어링은 이러한 장애물을 확산시킵니다 e 콜라이 박테리아 -A 표준 모델 분자는 박테리아를 감염시키고 간단하고 숙련 된 전사 시스템에 대해 널리 연구 된 바이러스 인 Bacterophage T7의 두 번째 인공 DNA 전 사체 시스템입니다. T7- 오락은 연속 과정 및 바이오 마크로 몰리 콜의 가속화 된 진화를 가능하게하며, 많은 단백질은 목표와 생물학적 도전에 적용되도록 설계되었습니다. 개념적으로, T7- 오락은 기존 직교 전 사체 시스템에 대한 노력을 창출하고 Orthorap과 같은 세포 자체 장치에서 개별적으로 작동합니다. 신성한 (베이커의 효모) 및 Ecop e 콜라이T7- 오라클의 조합으로 이러한 시스템, 높은 돌연변이 저나 시스, 빠른 성장, 높은 전환 효율 및 용이성과 비교 e 콜라이 숙주 및 원형 복제 플라스미드 표준 분자 생물학은 워크 플로에 통합 될 수있다.

T -7 Oracle 직교 시스템은 플라스미드 DNA (작고 둥근 유전자 성분)를 표적으로하는 집의 숙주 게놈을 목표로한다. T7 DNA Polymeraz (DNA를 반영하는 바이러스 효소) 엔지니어링 오류로서, 연구자들은 숙주 세포를 손상시키지 않고 정상보다 100,000 배 높은 표적 유전자로의 전환을 도입했습니다.

Scripps Research의 화학 조교수 인 Christian Dyreks는“이 시스템은 지속적인 진화의 주요 진전을 나타냅니다. “일주일에 한 번의 진화 라운드 대신 집이 나올 때마다 라운드를 얻습니다. 그래서 그것은 실제로 과정을 가속화합니다.”

T7- 오락의 힘을 보여주기 위해, 연구팀은 일반적인 항생제 내성 유전자, TEM-1 β- 락타 마지에 들어가서 열었다. e 콜라이 다양한 항생제의 용량을 증가시키는 세포. 일주일도 채되지 않아, 시스템은 항생제 층을 뿌리보다 5000 배 높은 예방할 수있는 효소 버전을 개발했습니다. 이 증거 개념은 T7- 오락의 속도와 정확성을 보여줄뿐만 아니라 항생제의 저항을 전달함으로써 실제 세계의 관련성을 보여줍니다.

“놀라운 부분은 우리가 임상 환경에서 발견 된 실제 저항성 돌연변이와 일치하는 변형을 얼마나 가깝게 보았는가”라고 Dearks는 지적했다. “어떤 경우에는, 우리는 당신이 클리닉에서 볼 수있는 것보다 더 잘했던 새로운 조합을 보았습니다.”

그러나 Dyers는이 연구가 매년 9 월에 항생제 내성에 초점을 맞추지 않았다고 강조했다.

“이것은 TEM -1 β- 락타 마지에 관한 논문이 아닙니다.”라고 그는 설명합니다. “그 유전자는 시스템의 작동 방식을 보여주는 잘 알려진 기준 일뿐입니다. 중요한 것은 이제 몇 달이 아닌 암 약물의 목표를 개발할 수 있고 치료 효소와 같은 거의 모든 단백질을 개발할 수 있다는 것입니다.”

T7- 오락의 광범위한 잠재력은 단백질 공학을위한 플랫폼으로서의 적응성에있다. 시스템이 제작되었지만 -in e 콜라이박테리아는 원래 지속적인 진화를위한 용기 역할을합니다. 과학자들은 인간, 바이러스 또는 기타 공급원에서 플라스미드로 유전자를 입력 할 수 있으며 나중에 도입됩니다. e 콜라이 세포 T7- 오라 콜은 이들 유전자를 변화시켜 고급 기능을 위해 스크리닝되거나 선택 될 수있는 변이 단백질을 생성한다. 원인 e 콜라이 실험실에서 성장하는 것은 쉽고 널리 사용되며, 이는 사실상 관심있는 단백질을 개발하기위한 편리하고 축소 가능한 시스템을 제공합니다.

그것은 과학자들이 특정 암을 표적으로하는 항체를 개발하고,보다 효과적인 치료 효소를 개발하고, 암 및 신경 지연 질환을 표적으로하는 단백질을 설계하는 데 도움이 될 수 있습니다.

Dieks는“흥미로운 것은 질병이나 한 가지 유형의 단백질에 국한되지 않습니다. “시스템이 사용자 정의되므로 모든 유전자에 던져서 필요한 기능을 향해 개발할 수 있습니다.”

또한 e 콜라이 문화 및 널리 사용되는 실험실 워크 플라이는 다른 지속적인 진화 시스템에 필요한 복잡한 프로토콜을 피합니다.

“그것을 분리 한 가장 중요한 것은 구현이 얼마나 쉬운 지”Dyers는 덧붙였다. “이미 일하는 경우 여기에 특별한 장비 나 기술이 없습니다. e 콜라이최소 일관성 으로이 시스템을 사용할 수 있습니다. “

T7- 오라클 Shultz : DNA 전 사체 및 DNA 전 사체 및 단백질 번역과 같은 단백질 번역의 광범위한 목표를 반영하여 숙주 세포와 독립적으로 작용합니다. 이러한 분리를 통해 과학자들은 일반적인 세포 활동을 방해하지 않고 이러한 과정을 다시 프로그래밍 할 수 있습니다. 게놈에서 기본 공정을 제거하는 T7- 오라 콜과 같은 장비는 합성 생물학의 발전에 도움이됩니다.

“향후, 우리는이 시스템을 사용하여 완전히 부 자연스러운 핵산을 복제 할 수있는 중합체를 개발하는 데 관심이 있습니다 : DNA 및 RNA와 유사하지만 소설의 화학적 특징과 함께 합성 분자“ 염료를 말합니다. “그것은 우리가 단순히 탐험을 시작한 합성 유전체학의 가능성을 폭로 할 것입니다.” “

현재, 연구팀은 치료 적 사용을위한 인간 기반 효소를 개발하고 암과 관련된 특정 단백질 서열을 인식하기 위해 맞춤화하는 데 중점을 둡니다.

Shultz는“T7-Orakal 접근법은 두 세계를 모두 통합합니다. “우리는 이제 합리적인 단백질 설계와 지속적인 진화를 결합하여 그 어느 때보 다 효과적인 분자를 더 효율적으로 발견 할 수 있습니다.”