一种新的方式来调整多少蛋白质细胞产生

使用一个方法基于CRISPR蛋白质,麻省理工学院的研究人员已经开发出了一种新的方法,可以精确地控制一个特定的数量在哺乳动物细胞产生的蛋白质。

这种技术可以用来很好地调整生产有用的蛋白质,如单克隆抗体用于治疗癌症和其他疾病,或细胞的其他方面的行为。在新的研究中,也出现在自然通讯,研究人员表明,这个系统可以在多种哺乳动物细胞,结果非常一致。

“这是一个高度可预测的系统,我们可以预先设计,然后得到预期结果,”威廉说漫画,前麻省理工学院的一名研究科学家。“这是一个非常可调系统,适合许多不同的生物医学应用程序在不同的细胞类型。”

陈,他现在是大学的生物医学科学助理教授南达科塔州的主要作者之一新的研究,前麻省理工学院研究科学家列昂尼德•Gaidukov赖和博士后勇。领导这项研究的资深作者盖鲁的麻省理工学院生物工程副教授和电气工程和计算机科学。

基因控制

许多治疗性蛋白质,包括单克隆抗体、生产大型含哺乳动物细胞生物反应器设计来生成所需的蛋白质。几年前,麻省理工学院的研究人员的合成生物学中心,包括陆的实验室,与辉瑞公司在项目开始开发合成生物学的工具,可以用来提高这些有用的蛋白质的生产。

要做到这一点,研究人员针对他们想上调的基因的启动子。在所有哺乳动物细胞,基因启动子区域,结合转录因子-蛋白质启动基因的转录成信使RNA。

在以往的研究中,科学家已经设计合成的转录因子,包括锌指蛋白,帮助激活靶基因。然而,锌手指和大多数其他类型的合成为每个基因转录因子必须重新设计他们的目标,使他们具有挑战性和耗时的开发。

2013年,卢的实验室的研究人员开发了一种CRISPR-based转录因子,使他们更容易控制转录自然发生的基因在哺乳动物和酵母细胞。在新的研究中,研究人员开始工作的基础上创建一个合成生物部件库,允许他们提供转基因,基因所表达的不正常细胞,精确控制其表达式。

“我们的想法是全方位合成促进剂体系可以从非常低非常高,以适应不同的手机应用程序,”陈说。

研究人员设计的系统包括多个组件。一个是基因转录,连同一个“操作符”序列,它由一系列的人工转录因子结合位点。另一个组件是一个指导RNA结合这些算子序列。最后,该系统还包括一个转录激活域连接停用Cas9蛋白质。当这个停用Cas9蛋白质结合导游RNA合成启动子站点,CRISPR-based转录因子可以打开基因表达。

启动子站点用于此合成系统设计不同于自然产生的子站点,所以,系统不会影响细胞的基因组中的基因。每个运营商都包含两个和16份指南RNA结合位点,研究人员发现他们的系统可以启动基因转录速度线性对应结合位点的数量,使他们能够精确地控制产生的蛋白质的量。

高一致性

研究者们测试了他们的系统在几种类型的哺乳动物细胞,包括中国仓鼠卵巢(CHO)细胞,这是常用的工业生物反应器生产治疗性蛋白质。他们发现在CHO细胞和其他细胞非常相似的结果他们测试,包括鼠标和鼠成肌细胞(肌肉细胞前体),人类胚胎肾细胞,和人类诱导多能干细胞。

“系统有很高的一致性在不同的细胞类型和不同的目标基因,”陈说。“这是一个很好的起点考虑调节基因表达和细胞行为和高度可调,可预测的人工系统。”

首先证明,他们可以使用新系统后诱导细胞产生预期的大量的荧光蛋白,研究人员发现他们也可以用它来计划生产单克隆抗体的两个主要的部分称为JUG444。

研究人员还编程CHO细胞产生不同数量的一个叫做anti-PD1人类抗体。人类T细胞暴露于这些细胞时,他们变得更加有效的肿瘤细胞杀手如果有大量的抗体产生。

虽然研究人员能够获得高产所需的抗体,需要进一步研究这个系统合并到工业过程,他们说。与工业中使用的细胞生物反应器不同,本研究中使用的细胞生长在平坦的表面,而不是在液体中悬浮。

“这是一个系统,承诺在工业应用中使用,但首先我们必须适应这个成悬浮细胞,看看他们使蛋白质相同的方式。我猜想它应该是一样的,因为没有理由不应该,但是我们仍然需要测试它,”陈说。

参考:陈WCW Gaidukov L,赖Y,等。合成转录可编程在哺乳动物细胞基因表达的平台。Nat审稿。2022;13 (1):6167。doi:10.1038 / s41467 - 022 - 33287 - 9。

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