科学家尝试“劫持”细菌的微型“注射器” 将毒素换成有益的药物

摘要:

尽管有许多有益于我们的细菌,但细菌可能是隐蔽的小生物,其中一些细菌使用微型“注射器”将毒素注入宿主细胞。现在马克斯·普朗克研究所的研究人员找到了一种方法,通过将这些毒素换成其他化学药品(例如药物)来对人们产生有益的影响。

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许多细菌通过这种“注射器”机制感染宿主细胞,包括大肠杆菌和耶尔森氏菌等。这些细菌“锁”在细胞上,然后将通道推过其保护膜。细菌从那里将有毒蛋白质传递到细胞的脆弱中心,通常会在几分钟内杀死它。

马克斯·普朗克的研究人员此前曾使用低温电子显微镜研究了这一过程。这涉及将样品冷却至低温,然后通过强大的电子显微镜对其进行检查。这样一来,科学家就可以从三个维度和高分辨率观察这些蛋白质的结构。

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对于这项新研究,研究小组分析了他们是否可以将这些有毒蛋白质有效载荷换成更有益的物质。可以肯定的是,只要满足三个条件,他们就可以。首先,该蛋白质必须具有一定的大小-其必须大于20kDa以保持稳定。其次,它们必须带正电荷。第三,它们不能与形成容纳有效载荷的“胶囊”的分子相互作用。

这项研究的首席研究员Stefan Raunser表示:“通过这项技术,我们朝着最终目标迈出了第一步,即使用这些纳米‘注射器’将药物有针对性地引入人体细胞。”

尽管该过程可以适应于向细胞传递良好的药物,但在某些情况下,也可以方便地注入有毒蛋白质。研究小组表示,可以设计出纳米“注射器”来“嗅出”癌细胞,锁住并向其输送毒物,而不会损害健康细胞。但是,为了使它发挥作用,需要做更多的研究来确定分子如何与细胞表面连接。

“我们目前正在寻找毒素的‘停靠站’,” Raunser表示。“一旦我们找到了它们并了解了毒素如何与细胞表面结合,我们的目标是特异性改变注射机制,使其能够识别癌细胞。然后我们可以将杀伤蛋白专门注入肿瘤细胞。这将为癌症药物带来最小副作用的全新可能性。”

这项研究发表在《自然通讯》杂志上。

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