熱門文(wén)獻速遞

2023年3月底，CRISPR的先驅者，華人科(kē)學(xué)家張鋒教授及其團隊在 Nature 期刊發表了題為(wèi)：Programmable protein delivery with a bacterial contractile injection system 的研究論文(wén)。

01文(wén)章概覽

文(wén)章中(zhōng)張峰團隊的研究者們從微生物(wù)中(zhōng)取材，制造出了全新(xīn)的蛋白遞送系統。該系統形似“注射器”，可(kě)以通過改變結合基團以接近100%的效率靶向特定細胞，遞送Cas9蛋白等基因編輯組件或生物(wù)毒素，以實現基因編輯、調控特定生理(lǐ)過程乃至殺死癌細胞等目的。

内共生細菌（Endosymbiotic bacteria）是一類特殊的細菌，它們可(kě)以寄生在宿主細胞的内部，并已進化出複雜的傳遞系統使其分(fēn)泌調節宿主細胞的生物(wù)因子。例如，細胞外可(kě)收縮注射系統（eCIS），正是這樣一種類似于“注射器”的大分(fēn)子複合物(wù)。eCIS通過驅動一個“針頭”結構穿透細胞膜，然後将攜帶的蛋白質(zhì)有(yǒu)效載荷注入到真核細胞中(zhōng)。

通過重新(xīn)編程的pvcs進行蛋白質(zhì)遞送的模型

在這項最新(xīn)研究中(zhōng)，張鋒團隊首先選定了eCIS的一個亞型——Photorhabdus virulence cassette（PVC）。PVC由一個約20kb的操縱子組成，包含16個核心基因（pvc1-16），以及下遊的有(yǒu)效載荷Pdp1和Pnf。研究團隊發現，PVC有(yǒu)效載荷蛋白的N端高度無序區(qū)域是其“包裝(zhuāng)結構域”，隻要将其與想要遞送的蛋白（例如GFP）融合，就能(néng)将其加載到PVC複合體(tǐ)中(zhōng)。

PVC系統可(kě)以被重新(xīn)編程以在真核細胞中(zhōng)定制蛋白遞送

于是，研究團隊使用(yòng)人工(gōng)智能(néng)蛋白設計平台AlphaFold，通過氨基酸序列預測蛋白質(zhì)結構，重新(xīn)設計了發光杆菌的注射器，使之從靶向結合昆蟲細胞改為(wèi)靶向結合人類細胞。類似的，這套系統也可(kě)以學(xué)會靶向小(xiǎo)鼠細胞。細胞實驗的結果顯示，經過改造，“注射器”識别人類細胞和小(xiǎo)鼠細胞的效果接近100%。

02未來應用(yòng)方向

同時，研究人員通過重新(xīn)設計發光杆菌eCIS的另一部分(fēn)，還能(néng)根據需要讓它們裝(zhuāng)載不同的蛋白質(zhì)，包括基因編輯系統的核酸酶Cas9、堿基編輯器、可(kě)以殺死癌細胞的毒素等。

重新(xīn)設計細菌的胞外可(kě)收縮注射系統，将其改造為(wèi)專門靶向特定人類細胞遞送所需蛋白質(zhì)的裝(zhuāng)置

結果表明，PVC系統經過改造後可(kě)以在細胞和體(tǐ)内靶向遞送蛋白質(zhì)，并在基因編輯、癌症治療和臨床靶向遞送等領域展現出廣闊的應用(yòng)前景，未來可(kě)能(néng)成為(wèi)許多(duō)生物(wù)療法的關鍵遞送工(gōng)具(jù)。

03文(wén)章中(zhōng)的實驗材料：質(zhì)粒

在最後的實驗數據部分(fēn)，張峰團隊也将文(wén)章中(zhōng)使用(yòng)到的質(zhì)粒都寄存在了全球非盈利質(zhì)粒收藏中(zhōng)心：Addgene，以便于對該技(jì )術感興趣的其他(tā)科(kē)學(xué)家可(kě)以便捷的獲得同款質(zhì)粒。

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https://www.addgene.org/browse/article/28233921/

04ADDGENE與中(zhōng)源

ADDGENE成立于2004年，位于美國(guó)馬薩諸塞州，是一家非營利性的機構，最初由三位華人科(kē)學(xué)家一起建立，其目的是幫助科(kē)學(xué)家更好的分(fēn)享和收藏質(zhì)粒。

在ADDGENE建立之前，科(kē)學(xué)家們分(fēn)享質(zhì)粒是一件非常困難的事情。ADDGENE建立後，科(kē)學(xué)家發表文(wén)章中(zhōng)如涉及到質(zhì)粒，隻需要将質(zhì)粒寄送給ADDGENE，他(tā)們就會負責後續的質(zhì)粒分(fēn)發工(gōng)作(zuò)。其他(tā)科(kē)學(xué)家讀到這篇文(wén)獻後，可(kě)以很(hěn)方便的從ADDGENE獲取需要的質(zhì)粒用(yòng)于以後的研究。Addgene的使命是：通過加快對有(yǒu)質(zhì)粒、病毒、文(wén)庫等有(yǒu)用(yòng)材料和信息的研究和分(fēn)享，以加快科(kē)學(xué)的研究和發現。

截止目前ADDGENE共有(yǒu)質(zhì)粒122,816種（來自5,499個實驗室），768種病毒（其AAV病毒742種，慢病毒26）種，向全球111個國(guó)家進行分(fēn)發，未來ADDGENE還将開始分(fēn)發抗體(tǐ)産(chǎn)品，并提供這些抗體(tǐ)在實驗室中(zhōng)應用(yòng)的一些數據結果，以供全球科(kē)學(xué)家參考。同時，ADDGENE也建立了AAV病毒的數據共享中(zhōng)心，分(fēn)享全世界科(kē)學(xué)家在AAV方面的最近研究結果。

過去，中(zhōng)國(guó)科(kē)學(xué)家購(gòu)買ADDGENE産(chǎn)品需要和ADDGENE美國(guó)總部聯系，付彙以及海關清關等都比較麻煩，為(wèi)此，ADDGENE指定北京中(zhōng)源合聚生物(wù)科(kē)技(jì )有(yǒu)限公(gōng)司為(wèi)其中(zhōng)國(guó)分(fēn)銷商(shāng)，以便為(wèi)中(zhōng)國(guó)科(kē)學(xué)家提供更好的服務(wù)。我司于2012年8月1日開始正式成為(wèi)ADDGENE在中(zhōng)國(guó)大陸地區(qū)指定的唯一代理(lǐ)商(shāng)，緻力于為(wèi)中(zhōng)國(guó)用(yòng)戶提供更快更專業的質(zhì)粒進口服務(wù)，助力中(zhōng)國(guó)科(kē)研。

參考文(wén)獻

[1]https://www.nature.com/articles/s41586-023-05870-7

[2]https://www.instrument.com.cn/news/20230330/658254.shtml