大自然的纳米注射器：为下一代医学利用细菌机器
随着进一步的发展，可编程系统可用于一系列应用，包括基因治疗和癌症治疗。
麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所以及麻省理工学院麦戈文脑研究所的研究人员利用天然细菌系统开发了一种适用于人类细胞和动物的新型蛋白质输送方法。最近在《自然》杂志上描述的这项技术可以通过编程将各种蛋白质(包括用于基因编辑的蛋白质)输送到不同的细胞类型。该系统可能是一种安全有效的基因治疗和癌症治疗方法。
在 Broad 核心研究所成员和麦戈文研究所研究员 Feng Zhang 的带领下，该团队利用了一种由细菌产生的微型注射器状注射结构，该结构自然地与昆虫细胞结合并将蛋白质有效载荷注入其中 。研究人员使用人工智能工具 AlphaFold 来设计这些注射器结构，以将一系列有用的蛋白质输送到人类细胞和活体小鼠的细胞中。
与癌细胞结合的编程发光杆菌毒力盒
程序化的 Photorhabdus 毒力盒与癌细胞结合，用透射电子显微镜成像。图片来源：Joseph Kreitz/Broad Institute, McGovern Institute
“这是蛋白质工程如何改变自然系统生物活性的一个非常漂亮的例子，”该研究的第一作者、张实验室的研究生 Joseph Kreitz 说。“我认为它证实了蛋白质工程是生物工程和新治疗系统开发的有用工具。”
“治疗分子的递送是医学的主要瓶颈，我们需要大量的选择才能将这些强大的新疗法送入体内正确的细胞，”张补充道。“通过学习自然界如何运输蛋白质，我们能够开发一个新平台来帮助解决这一差距。”
Zhang 是该研究的资深作者，也是麻省理工学院神经科学 James 和 Patricia Poitras 教授以及霍华德休斯医学研究所的研究员。