Jurutera Mencipta Molekul Pintar Yang Mencari Dan Memusnahkan Sel Berpenyakit

2023 Pengarang: Bailey Leapman | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-09-16 19:18

Rawatan semasa untuk penyakit seperti kanser lazimnya memusnahkan sel-sel malignan yang jahat, sementara juga memalu sel-sel yang sihat. Menggunakan kemajuan baharu dalam biologi sintetik, penyelidik sedang mereka bentuk molekul yang cukup pintar untuk mengenali sel berpenyakit, meninggalkan sel yang sihat sahaja.

"Kami pada asasnya mereka bentuk molekul yang benar-benar masuk ke dalam sel dan melakukan analisis keadaan selular sebelum memberikan pukulan terapeutik," kata Christina Smolke, penolong profesor bioengineering yang menyertai Universiti Stanford pada Januari.

"Apabila anda melihat sel berpenyakit (cth. sel kanser) dan membandingkannya dengan sel normal, anda boleh mengenal pasti biomarker-perubahan dalam banyaknya protein atau tahap biomolekul lain-dalam sel berpenyakit, " Smolke berkata. Pasukan penyelidiknya telah mereka bentuk molekul yang mencetuskan kematian sel hanya dengan kehadiran penanda sedemikian. "Banyak helah dengan membangunkan terapeutik yang berkesan ialah keupayaan untuk menyasarkan dan menyetempatkan kesan terapeutik, sambil meminimumkan kesan sampingan yang tidak spesifik," katanya.

Smolke akan membentangkan aplikasi terkini hasil kerja makmalnya pada mesyuarat Persatuan Kemajuan Sains Amerika (AAAS) di Chicago pada 13 Februari.

Molekul pereka ini dicipta melalui teknologi berasaskan RNA yang dibangunkan oleh makmal Smolke di California Institute of Technology. Contoh terbaharu sistem ini, yang dibangunkan dengan penyelidik pasca doktoral Maung Nyan Win (yang menyertai Smolke dalam perpindahannya ke Stanford), telah diterangkan dalam kertas kerja yang diterbitkan dalam akhbar 20 Oktober.17, 2008, keluaran Sains.

"Kami membuat reka bentuk kami pada komputer dan memilih urutan yang diramalkan akan berkelakuan seperti yang kami suka, " kata Smolke. Apabila penyelidik menjana jujukan ini di dalam sistem pengendalian sel, mereka memprogram semula sel dan menukar fungsinya. "Membina molekul ini daripada RNA memberikan kita substrat reka bentuk yang sangat boleh diprogramkan dan oleh itu berkuasa," katanya.

Pasukan Smolke menumpukan pada sistem model yang diselidik dengan baik dalam kanser payudara, prostat dan otak, termasuk aplikasi imunoterapi berdasarkan pemprograman semula tindak balas imun manusia terhadap pelbagai penyakit. Para penyelidik bekerja secara langsung dengan doktor di Pusat Kanser City of Hope (Institut Kanser Kebangsaan yang ditetapkan sebagai Pusat Kanser Komprehensif di Duarte, Calif.) yang mempunyai ujian imunoterapi berterusan untuk merawat glioma, sejenis kanser otak yang teruk.

"Matlamat kami adalah untuk membuat terapi yang lebih berkesan dengan memanfaatkan keupayaan semula jadi sistem imun kami dan memperkenalkan sedikit pengubahsuaian dalam kes di mana ia tidak melakukan apa yang kami mahu," kata Smolke. Dia berharap dapat menterjemahkan teknologinya kepada terapeutik selular pintar untuk pesakit glioma dalam tempoh lima tahun akan datang. "Itu pandangan yang sangat optimistik," katanya. "Tetapi setakat ini keadaan telah bergerak dengan pantas."

Implikasi yang lebih luas untuk menggunakan molekul pintar dalam imunoterapi dan terapi gen kelihatan tidak terhad. Penyelidik dan doktor boleh menggunakan pendekatan ini dengan menyasarkan fungsi selular tertentu atau tingkah laku yang mereka mahu kawal dalam penyakit tertentu. Kemudian mereka boleh mengenal pasti isyarat yang menunjukkan jangkitan virus, tindak balas imun hos atau ubat yang diberikan oleh doktor dan merekayasa molekul untuk menukar fungsi sel sebagai tindak balas kepada isyarat tersebut.

"Dalam banyak terapi, anda mempunyai kesan sampingan yang tidak spesifik atau anda mengimbangi kesan terapi yang diingini pada sel berpenyakit atau jangkitan dengan kesan yang tidak diingini pada keseluruhan hos," kata Smolke. Rawatan kemoterapi semasa untuk kanser, dan juga banyak terapi gen, mempunyai akibat yang drastik dan melemahkan untuk pesakit. Molekul pereka menyediakan ketepatan penyasaran yang baharu yang sepatutnya mengurangkan kesan sampingan ini.

"Ini semua kerja paling hadapan," kata Smolke. "Kami baru sahaja mula memindahkan teknologi asas ini ke dalam jenis aplikasi perubatan hiliran ini, jadi terdapat banyak perkara yang perlu dipelajari … yang menjadikannya lebih menarik."

Kerja Smolke dibiayai oleh Institut Kesihatan Nasional, Yayasan Sains Kebangsaan, Jabatan Pertahanan dan Yayasan Beckman.