将蛋白质注射入大脑拨动脊髓修复的开关

【字体: 时间:2022年09月30日 来源:Science Advances

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  许多疾病的起源都有一种功能不正常的蛋白质。现在,德克萨斯农工大学和德州农工大学的一个多学科研究团队发现了一种快速、有效、短暂地将蛋白质输送到大脑的方法,具有治疗和科学意义。

  

许多疾病的起源都有一种功能不正常的蛋白质。现在,德克萨斯农工大学和德州农工大学的一个多学科研究团队发现了一种快速、有效、短暂地将蛋白质输送到大脑的方法,具有治疗和科学意义。该方法未来的潜在用途可能包括修复脊髓损伤和其他局部注射应用。

“我们发现我们可以成功地将一种蛋白质输送到小鼠的大脑中,”Jean-Philippe Pellois博士说,他是德克萨斯农工大学农业和生命科学学院生物化学和生物物理系研究生项目的教授和副主任。“蛋白质是不容易进入细胞或穿过细胞膜的大分子,但我们创造了一个技巧来实现这一点。”蛋白质及其传递系统在发挥作用后都会自然降解。

Pellois说:“我们想确保我们的试剂对细胞非常温和,可以进入细胞而不破坏它们,然后不留痕迹地离开。”Pellois也是德州农工大学农业生命研究中心的研究员。Pellois和他的实验室与Cédric Geoffroy的实验室合作,Geoffroy博士是德克萨斯农工大学医学院神经科学和实验治疗系的助理教授。

9月28日发表在同行评审期刊《科学进展》(Science Advances)上的研究结果是“在体内以肽为基础将基因修饰酶递送到中枢神经系统的细胞中”。

蛋白质输送系统是如何工作的

因为蛋白质具有强大的作用,细胞对它们允许进入的蛋白质非常挑剔。该团队用来对抗这种情况的方法有点像在芝士通心粉中混合蔬菜来吸引挑剔的孩子。

Pellois说:“细胞有相当于消化道的内吞途径。我们正在设法使细胞摄取蛋白质和我们的传递工具。这种传递工具一旦在内吞途径内化,就会允许蛋白质进入细胞的其他部分,特别是细胞核,在那里我们可以触发反应。”

其他实验室已经发现,人类免疫缺陷病毒含有一个小的氨基酸序列——一种肽——细胞更喜欢摄取。该团队进一步改进了这种肽进入细胞的能力。一旦进入细胞,肽就会逃离细胞的“消化道”,目标蛋白质也会随之而来。

“人们已经将这种肽的一部分用于感兴趣的蛋白质,”Geoffroy说。“我们的系统更进一步。你不需要修改蛋白质——大部分会被输送出去。”

研究小组发现,将目标蛋白质和肽混合在溶液中,然后将混合物注射到小鼠的大脑中,他们的蛋白质很容易进入脑细胞。这些小鼠经过特殊培育,如果蛋白质按预期到达,就会产生一种视觉信号——荧光。事实上,只有在蛋白质及其传递工具一起被注射后,注射部位附近的脑细胞才开始发出荧光。

Pellois说:“如果蛋白质进入细胞,这些细胞就会发出红色荧光。所以,只要观察细胞是否有荧光,我们就能知道蛋白质是否成功进入了细胞。”

对进一步研究的启示

Geoffroy专门研究神经创伤和脊髓损伤,他说这项研究提供了必要的证据,证明这种方法在活体大脑中也有效。他说,进一步的工作将专注于改进方法,使其只针对一种细胞类型。另一个限制是该方法目前只适用于局部注入。然而,这项研究为许多潜在的应用开辟了一条道路。

“一个关键的应用是将这种方法用于局部注射,例如在脊髓损伤的部位,”Pellois说。“我们也在研究在膝关节进行软骨修复或对抗关节炎等疾病引起的炎症的可能性。”Geoffroy说,这种方法可能有助于提供蛋白质以外的疗法。“这也可以增强药物的输送。如果你有一种非常有毒的抗癌药物,这种方法可以减少我们给药的数量。”

Geoffroy和Pellois已经为这种方法的组成部分申请了专利。他们还成立了一家公司,让这项研究更接近应用。

In vivo peptide-based delivery of a gene modifying enzyme into cells of the central nervous system


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