Μοριακή σύριγγα μεταφέρει πρωτεΐνες στα ανθρώπινα κύτταρα
Τεχνική δανεισμένη από τη φύση και βελτιωμένη με τη χρήση τεχνητής νοημοσύνης, θα μπορούσε να δώσει ώθηση στην ανάπτυξη καλύτερων συστημάτων χορήγησης φαρμάκων. Οι ερευνητές ανακάλυψαν μια μοριακή «σύριγγα» που χρησιμοποιούν ορισμένοι ιοί και βακτήρια για να μολύνουν τους ξενιστές τους και την έθεσαν σε λειτουργία παρέχοντας δυνητικά θεραπευτικές πρωτεΐνες σε ανθρώπινα κύτταρα που αναπτύσσονται στο εργαστήριο. «Είναι εκπληκτικό», αναφέρει ο Feng Jiang, μικροβιολόγος στο Ινστιτούτο Βιολογίας Παθογόνων της Κινεζικής Ακαδημίας Ιατρικών Επιστημών στο Πεκίνο. «Είναι μια τεράστια ανακάλυψη». Η τεχνική, που δημοσιεύτηκε στο Nature στις 29 Μαρτίου, θα μπορούσε να προσφέρει έναν νέο τρόπο για τη χορήγηση φαρμάκων με βάση τις πρωτεΐνες, αλλά θα χρειαστούν περισσότερες δοκιμές προτού μπορέσει να χρησιμοποιηθεί σε ανθρώπους. Με περαιτέρω βελτιστοποίηση, θα μπορούσε επίσης να είναι χρήσιμη για την παροχή των στοιχείων που απαιτούνται για την επεξεργασία του γονιδιώματος CRISPR-Cas9. Ενώ ο Feng Zhang, μοριακός βιολόγος στο Broad Institute of MIT και Harvard στο Cambridge της Μασαχουσέτης, και πρωτοπόρος της τεχνικής CRISPR-Cas9 Zhang και οι συνεργάτες του αναζητούσαν τρόπους μεταφοράς πρωτεϊνών στα ανθρώπινα κύτταρα, μια ομάδα μικροβιολόγων μάθαιναν περισσότερα για μια ασυνήθιστη ομάδα βακτηρίων που χρησιμοποιούν μοριακές αιχμές για να τρυπήσουν τις μεμβράνες των κυττάρων-ξενιστών. Στη συνέχεια, τα βακτήρια μεταφέρουν πρωτεΐνες μέσω της διάτρησης και στο κύτταρο, εκμεταλλευόμενα τη φυσιολογία του ξενιστή προς όφελός τους. Πέρυσι, ο Jiang και οι συνεργάτες του ανέφεραν ότι μπορούσαν να χειριστούν αυτό το σύστημα που μοιάζει με σύριγγα στο βακτήριο Photorhabdus asymbiotica, φορτώνοντας πρωτεΐνες της επιλογής τους από θηλαστικά, φυτά και μύκητες στη σύριγγα. Κανονικά, το βακτήριο ζει μέσα σε νηματοειδείς οργανισμούς και χρησιμοποιεί τη σύριγγα για να μεταφέρει μια τοξίνη στα κύτταρα των εντόμων που έχουν μολυνθεί από τους νηματοειδείς οργανισμούς . Η τοξίνη σκοτώνει το έντομο και οι νηματοειδείς οργανισμοί τρώνε τα υπολείμματα. «Το βακτήριο μπορεί να θεωρηθεί ως μισθωμένο όπλο για να σκοτώσει αυτό το έντομο», λέει ο συν-συγγραφέας Joseph Kreitz, μοριακός βιολόγος στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης στο Κέμπριτζ. Οι ερευνητές βρήκαν τρόπους για να κατασκευάσουν τη μοριακή σύριγγα P. asymbiotica έτσι ώστε να αναγνωρίζει ανθρώπινα κύτταρα. Επικεντρώθηκαν σε μια περιοχή της σύριγγας που ονομάζεται ίνα ουράς, η οποία συνήθως συνδέεται με μια πρωτεΐνη που βρίσκεται στα κύτταρα των εντόμων. Χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα τεχνητής νοημοσύνης AlphaFold, το οποίο προβλέπει τις πρωτεϊνικές δομές, η ομάδα σχεδίασε τρόπους για να τροποποιήσει την ίνα της ουράς έτσι ώστε να αναγνωρίζει κύτταρα ποντικού και ανθρώπου. «Μόλις είχαμε την εικόνα, ήταν πολύ εύκολο να την τροποποιήσουμε για τις χρήσεις μας», λέει ο Kreitz. Στη συνέχεια φόρτωσαν τις σύριγγες με διάφορες πρωτεΐνες, συμπεριλαμβανομένου του Cas9 και τοξινών που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να σκοτώσουν τα καρκινικά κύτταρα, και τις χορήγησαν σε ανθρώπινα κύτταρα που αναπτύχθηκαν στο εργαστήριο και στον εγκέφαλο ποντικών.
Πηγη:HealthDaily