您现在的位置是:首页 >新闻频道行业动态 2019-12-02 14:49:58

借助VEGAS系统 可以确定更快的定向进化

在VEGAS中发生的事情不会留在VEGAS中,如果同名系统实现了它的目的,那就不是:加速哺乳动物细胞中DNA序列的定向进化。VEGAS代表基因驱动序列的病毒进化,它可以减少科学手段和新疗法的开发。特别是,它可以避免常规形式的定向进化中常见的发育延迟,以及基于细菌细胞的方法所特有的缺点。VEGAS已被用于发展转录因子,G蛋白偶联受体(GPCR)和来自美洲驼的纳米抗体,以实现特定的体内活性。这些概念验证活动均在不到一周的时间内完成。

这种新方法来自北卡罗来纳大学(UNC)大学,是一种相对快速,简便且通用的方法,可以进行定向进化,这是自然选择的人工版本。自从人们开始选择和繁殖具有理想特征的动植物变种以来,它已经使用了多个世纪。近几十年来,定向进化已用于实验室,生物学家在实验室中努力产生有价值的分子。

例如,生物学家可能会安排基因随机突变,直到出现具有所需特性的变体。如果听起来像这样的定向进化会产生长期的失败连胜,而难得的胜利会打断他们,但事实确实如此。总体而言,生物分子的定向进化一直难以使用并且在其应用中受到限制。

VEGAS系统旨在更快地产生更多胜利。首先,它在哺乳动物细胞而不是细菌细胞中起作用。尽管细菌细胞通常是定向分子进化活动的便利平台,但是许多理想的定向进化靶标在单细胞背景下表现不佳或不自然。由于VEGAS在哺乳动物细胞中起作用,因此它可以用于进化新的人类,小鼠或其他哺乳动物蛋白质,而这些蛋白质对于传统的基于细菌细胞的方法而言将是繁重的或无法生成的。

而且,VEGAS系统使用RNA甲型病毒Sindbis作为待修饰基因的载体。这种带有遗传物质的病毒可以感染培养皿中的细胞并迅速发生突变。

有关VEGAS的详细信息显示在7月4日的Cell杂志上,标题为“ VEGAS,它是哺乳动物细胞中直接定向进化的平台。”根据这篇文章,VEGAS为生物医学工具和疗法的定向进化提供了三大优势。

VEGAS在宿主细胞的信号传导框架内进化。

VEGAS完全依赖宿主细胞进行转基因成熟

VEGAS的选择是恒定且高度诱变性的,从而使其能够克服复杂健身环境固有的许多陷阱

“我们实现了24小时的选择周期,每个碱基超过10 -3个突变。选择是通过宿主细胞内部的遗传激活序列来实现的。” “使用VEGAS,我们可以在不到一周的时间内将转录因子,GPCR和变构纳米抗体向功能性信号传递终点发展。”

在他们的实验中,研究人员设置了条件,以使能够存活的唯一突变基因是编码能够在细胞内完成所需功能(例如激活某种受体或开启某些基因)的蛋白质。一项实验致力于修饰一种叫做四环素反式激活剂(tTA)的蛋白质,该蛋白可作为激活基因的开关,是生物学实验中使用的标准工具。通常,如果tTA遇到抗生素四环素或密切相关的强力霉素,它就会停止工作,但是研究人员开发了一个新的版本,具有22种突变,即使强力霉素水平很高,tTA仍然可以起作用。这个过程只花了7天。

该研究的主要作者贾斯汀说:“为了了解这种方法的有效性,考虑到以前报道的将哺乳动物定向进化的方法应用于四环素反式激活因子仅用了四个月的时间就产生了两个仅对强力霉素不敏感的突变。”博士,UNC医学院药理学系博士后研究助理。

科学家还将VEGAS应用于一种常见的细胞受体GPCR。人类细胞上有数百种不同的GPCR,现代药物将其作为治疗多种疾病的靶标。试图创建更精确的治疗方法的研究人员非常感兴趣的是,当给定的GPCR从非活动状态变为活动状态时,其形状如何发生变化。English和同事使用VEGAS快速突变了一个研究较少的GPCR,称为MRGPRX2,使其保持始终处于活动状态。

“识别出在这种快速进化过程中发生的突变有助于我们首次了解受体蛋白质中涉及向活跃状态过渡的关键区域。”

在另一个演示中,该团队展示了VEGAS在更直接地指导药物开发方面的潜力。他们利用VEGAS快速发展了称为纳米抗体的小型生物分子,这些分子可以激活不同的GPCR,包括5-羟色胺和多巴胺受体,它们存在于脑细胞中,并被许多精神药物所靶向。

该团队现在正在使用VEGAS来努力开发高效的基因编辑工具,以潜在地治愈遗传疾病,并设计出可以中和致癌基因的纳米抗体。

该研究的资深作者,UNC大学医学院药理学系杰出教授Michael Hooker表示:“科学界长期以来一直需要这样的工具。” “我们相信我们的技术将加速研究,并最终为患有许多我们需要更好治疗的疾病的人们提供更好的疗法。”

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