研究人員首次研制出納米“計算機” 更深入解人類(lèi)生物學(xué)和疾病

創(chuàng )建用于精準醫療的納米級計算機，長(cháng)期以來(lái)一直是許多科學(xué)家和醫療機構的夢(mèng)想?，F在，美國賓夕法尼亞州立大學(xué)研究人員首次研制出一種納米“計算機”，可控制參與細胞運動(dòng)和癌癥轉移的特定蛋白質(zhì)的功能。這項發(fā)表在16日《自然·通訊》上的研究，為構建用于癌癥和其他疾病的復雜設備鋪平了道路。

賓夕法尼亞州立大學(xué)醫學(xué)院尼古萊·多霍利安教授及其同事創(chuàng )造了一個(gè)類(lèi)似晶體管的“邏輯門(mén)”，可執行計算操作，由多個(gè)輸入控制一個(gè)輸出。

多霍利安稱(chēng)，這個(gè)邏輯門(mén)是一個(gè)重要的里程碑，因為它展示了在蛋白質(zhì)中嵌入條件去操作并控制其功能的能力。這將給更深入地了解人類(lèi)生物學(xué)和疾病，以及精準療法的開(kāi)發(fā)帶來(lái)可能性。

邏輯門(mén)包括兩個(gè)傳感器域，旨在響應兩個(gè)輸入——光和藥物雷帕霉素。研究團隊瞄準了蛋白質(zhì)焦點(diǎn)黏附激酶(FAK)，因為它涉及細胞黏附和運動(dòng)，這是轉移性癌癥發(fā)展的初始步驟。

研究人員首先在編碼FAK基因中引入一個(gè)名為uniRapr的雷帕霉素敏感域，該域之前由實(shí)驗室設計和研究過(guò)。然后，研究人員引入對光敏感的域LOV2。對兩個(gè)域進(jìn)行優(yōu)化后，研究人員將它們組合成一個(gè)最終的邏輯門(mén)設計。

研究團隊將修改后的基因插入HeLa癌細胞，并使用共聚焦顯微鏡在體外觀(guān)察細胞。他們分別研究了每個(gè)輸入對細胞行為的影響，以及組合輸入的綜合影響。

研究發(fā)現，他們不僅可以使用光和雷帕霉素快速激活FAK，而且這種激活導致細胞內部發(fā)生變化，從而增強了它們的黏附能力，最終降低了運動(dòng)性。

研究人員稱(chēng)，這是第一次證明可在活細胞內構建一種可控制細胞行為的功能性納米“計算機”。(科技日報記者 張夢(mèng)然)

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