工程化mRNA将人体变成药物制造生物工厂

工程化mRNA将人体变成药物制造生物工厂 信使核糖核酸(mRNA)包含指导细胞利用其内在机制制造特定蛋白质的指令。许多人都知道mRNA,因为它与 COVID-19 疫苗有关。但 mRNA 的潜在用途远不止于此,它还可以作为一种基于基因的治疗方法来治疗一系列疾病。最近发表的一项研究详细介绍了这种用途。得克萨斯大学西南医学中心的研究人员利用工程化 mRNA 促使细胞分泌自身药物,成功治疗了小鼠的牛皮癣和癌症。UT西南大学生物医学工程与生物化学系教授、该研究的通讯作者丹尼尔-西格瓦特(Daniel Siegwart)说:"有朝一日,这项技术也许能让病人在药房甚至在家里接受每月一次的治疗,而不是经常去医院或门诊输液,这将大大提高他们的生活质量。"在 mRNA 研究取得最新进展的同时,利用纳米颗粒递送治疗药物领域也取得了进展。不过,大部分研究都是为了让细胞生成蛋白质,直接用于细胞内,或者间接触发细胞通路,如基因编辑所需的通路。在目前的研究中,研究人员采取了一种不同的方法,重点是让这些重要的蛋白质离开细胞,以便它们能在身体的其他部位发挥治疗作用。在细胞内,信号肽(SPs)就像"隐喻的运输标签"(研究人员的术语),引导根据基因指令产生的蛋白质到达需要它们的地方。一些信号肽能将蛋白质导向细胞核和线粒体等细胞内部,而另一些信号肽(称为分泌型信号肽)则能将蛋白质分泌到细胞外空间。有鉴于此,研究人员假设,可以将一种工程SP复制粘贴到mRNA编码中,使通常被限制在细胞内空间的蛋白质大胆地进入循环。他们分离出了一段mRNA,该mRNA能产生由因子VII(一种参与凝血的蛋白质)衍生的分泌型SP。然后,他们将这种编码 SP 的 mRNA 连接到四种不同的 mRNA 序列上,这些 mRNA 序列可产生某些蛋白质:mCherry(一种荧光蛋白,可提供是否从细胞中分泌的视觉线索)、红细胞生成素(一种参与造血的人类蛋白质)、etanercept(一种用于治疗炎症性疾病的治疗性蛋白质)和抗 PD-L1 (另一种用于治疗癌症的治疗性蛋白质)。在实验室中,当修饰过的mRNA被包装进脂质纳米颗粒并输送到细胞中时,细胞会将由这些mRNA制成的SP标记蛋白质分泌到细胞外的液体中。牛皮癣是一种引起皮肤炎症的自身免疫性疾病,当研究人员用经过修饰的编码药物 etanercept 的 mRNA 治疗患有牛皮癣的小鼠时,它们的皮肤斑块明显减少。当他们用经过修饰的编码抗-PD-L1的mRNA治疗患有结肠癌和转移性黑色素瘤的小鼠时,肿瘤生长明显减少,小鼠的存活时间是未治疗小鼠的两倍。研究人员说,利用他们的信号肽工程核酸设计(SEND)让人体自身的机器制造和输送治疗用蛋白质,可能会提高目前通过输液给药的蛋白质药物的疗效,并有助于克服与之相关的副作用。他们说,利用这种技术生产的药物可以改善炎症性疾病、癌症、凝血障碍、糖尿病和各种遗传性疾病患者的健康和生活质量。这项研究发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。 ... PC版: 手机版:

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英研究:抑制特定蛋白质或能有效治疗骨质疏松

英研究:抑制特定蛋白质或能有效治疗骨质疏松 英国研究人员近期发现,一种名为Clec14a的蛋白质会影响骨骼生成过程,抑制这种蛋白质或有助于治疗骨质疏松等疾病。 新华社报道,英国伯明翰大学日前发布的新闻公报介绍,骨骼内部的毛细血管内壁上有一种特殊的细胞,称为H型内皮细胞,它们负责将未成熟的成骨细胞运输到所需的位置,促进骨质生成。 该校研究团队发现,在运输过程中,如果这种细胞表面同时搭载了Clec14a蛋白质,成骨细胞的成熟会受到抑制。 研究人员从不同类型的转基因小鼠体内提取成骨细胞,放入诱导溶液进行体外培养。 结果发现,如果没有这种蛋白质的存在,成骨细胞在四天后就能发育成熟,而有该蛋白质的情况下需要八天。 动物实验显示,敲除了与这种蛋白质相应基因的小鼠体内成骨细胞成熟度高,骨骼发育更好,表现为骨密度更高、长骨更长等。用抗体抑制这种蛋白质的作用,可产生与敲除该基因类似的效果。 骨质疏松症等骨骼疾病严重影响着全球许多人的生活质量。现有的治疗方法有限,且常伴有副作用。这项研究成果有助于开发新的治疗方法。 相关论文发表在英国学术期刊《通讯-生物学》上。 #英国 #研究 #蛋白质 #骨质疏松症-电报频道- #娟姐新闻:@juanjienews

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科学家工程改造皮肤细菌 使其生产普通药物对抗痤疮

科学家工程改造皮肤细菌 使其生产普通药物对抗痤疮 痤疮的起因是毛囊被死皮细胞和油脂堵塞,继而发炎,形成我们再熟悉不过的粉刺、丘疹和白头。在打算不挤破它们的时候,我们可以用杀死油脂分泌细胞的药物或针对毛囊中细菌的抗生素来治疗。最近更多的实验性研究包括粉刺疫苗、益生菌或微针贴片,它们都能攻击致病的细菌。但如果我们能让这些细菌为我们工作呢?在这项新研究中,西班牙庞培法布拉大学(UPF)的科学家们研究了如何设计皮肤细菌来生产痤疮药物中的活性成分。他们的目标是痤疮丙酸杆菌,这是皮肤上最常见的细菌种类,也是生活在毛囊深处的细菌。过度分泌一种叫做皮脂的油脂是痤疮的常见诱因,许多痤疮药物如异维A酸都是通过杀死产生皮脂的细胞来发挥作用的。在这种情况下,痤疮丙酸杆菌被设计成能产生一种名为 NGAL 的蛋白质,这种蛋白质能介导自然产生的异维A酸。研究小组在实验室培养的人类皮肤细胞中测试了这种经过编辑的细菌,发现它能够产生和分泌 NGAL,减少皮脂分泌。在对小鼠的测试中,这种细菌也能存活并发挥作用,但由于小鼠的皮肤与我们的皮肤差别很大,因此无法通过这种方式测试其对痤疮的影响。这种技术不仅能帮助清除痤疮,还能减少对抗生素的依赖,因为抗生素正日益导致细菌产生抗药性。研究人员说,虽然还需要做更多的工作,包括首先在三维皮肤模型上进行尝试才能将这种技术用于人体试验,但它也可用于治疗其他皮肤病。首先是特应性皮炎。这项研究的首席研究员马克-居尔(Marc Güell)说:"我们开发了一个技术平台,为编辑任何细菌治疗多种疾病打开了大门。现在的重点是利用痤疮丙酸杆菌治疗痤疮,但我们也可以提供基因电路来创建智能微生物,用于与皮肤传感或免疫调节相关的应用。"这项研究发表在《自然-生物技术》杂志上。 ... PC版: 手机版:

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日本新研究探明一种治疗乳腺癌机制

日本新研究探明一种治疗乳腺癌机制 日本一项新研究发现,在乳腺癌药物诱导癌细胞老化的过程中有一种蛋白质发挥了重要作用,探明这个机制有助于开发治疗乳腺癌的新方法。 新华社报道,日本京都大学等机构研究人员日前在国际学术期刊《通讯-生物学》上发表论文说,两种主要治疗乳腺癌的药物阿霉素和阿贝西利能够让乳腺癌细胞老化,在相关过程中有一种名为“ATP6AP2”的蛋白质发挥了重要作用。 研究发现,这种蛋白质能够维持细胞内的酸碱度,在经相关药物治疗的癌细胞中,ATP6AP2的浓度下降,使癌细胞出现酸化等变化,从而导致癌细胞老化,帮助控制癌症。 京都大学发布的新闻公报说,这项成果有望推动研发针对乳腺癌的新疗法以及防止乳腺癌复发的方法。但研究人员也表示,目前尚不清楚细胞内酸碱度的变化如何进一步影响免疫系统,接下来将展开相关研究以更好地探索治疗癌症的方法。 2023年12月3日 9:44 PM

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实验性抗体药物可预防甚至逆转糖尿病发病

实验性抗体药物可预防甚至逆转糖尿病发病 贝塔细胞中的 mAb43(黄色)。资料来源:约翰霍普金斯大学医学院Dax Fu实验室当患者的免疫系统开始攻击胰腺中的β细胞时,就会发生 1 型糖尿病。这些重要的细胞能产生胰岛素,如果没有它们,患者就无法控制血糖水平,导致终生需要注射胰岛素和潜在的健康并发症。但在一项新的研究中,约翰霍普金斯大学医学院的科学家们发现了一种潜在的方法,可以预防疾病的发生,甚至在早期阶段逆转疾病。这种新药被称为 mAb43,是一种单克隆抗体,是一种实验性疗法,在治疗一系列疾病方面显示出前景。抗体是一种蛋白质,能与某些细胞(通常是外来病原体)结合,将其清除出体外。疫苗的作用是引导病人的免疫系统产生针对特定目标的抗体。单克隆抗体被设计用于对抗目标,并作为对急性疾病(如感染)的快速反应批量输送给病人。在最近针对疟疾、COVID-19 甚至类风湿性关节炎的研究中,这些疗法都显示出了良好的前景。mAb43 能与β细胞表面的一种小蛋白结合,然后像"盾牌或斗篷"一样将它们隐藏起来,避免受到免疫细胞的攻击。如果定期服用,这种疗法似乎可以保护β细胞,进而保护患者产生胰岛素的能力。即使已经出现了一些损伤,防护罩也会让贝塔细胞得到休息,使它们能够再生。研究人员在64只饲养的易患1型糖尿病的小鼠身上测试了这种治疗方法。小鼠在10周大时开始接受每周一次的mAb43注射,35周后,所有小鼠均未患糖尿病。耐人寻味的是,有一只小鼠在开始接受抗体治疗前出现了早期症状,之后暂时患上了糖尿病,但在35周后也没有患上糖尿病。所有服用了 mAb43 的小鼠在 75 周的实验期结束时都还活着,而这正是小鼠的大部分寿命。这比对照组小鼠的寿命要长得多。对照组小鼠有糖尿病,但没有接受药物治疗,只能活18到40周。仔细观察后,研究小组发现,在小鼠开始接受抗体治疗后,免疫细胞从β细胞中撤退,该区域的炎症也有所减轻。β细胞甚至开始缓慢繁殖。这项研究的作者德维-卡西纳坦(Devi Kasinathan)说:"mAb43与胰岛素疗法相结合,有可能在β细胞再生的同时逐渐减少胰岛素的使用,最终不再需要补充胰岛素来控制血糖。"最近另一种名为替普利珠单抗的单克隆抗体疗法在三期临床试验中显示出了良好的前景,它的作用是靶向免疫细胞,减少免疫细胞对β细胞的损害。然而,mAb43 似乎能在更长的时间内发挥这种作用,甚至有可能在整个服药期间发挥这种作用。研究小组说,由于抗体对β细胞具有很强的选择性,因此长期使用这种疗法似乎是安全的,而且副作用很小。现阶段,这项研究只在小鼠身上使用了一种小鼠抗体,但研究小组计划下一步开发出人类版本的抗体,然后再进行临床试验。但仍有一个重大障碍单克隆抗体的价格昂贵,难以普及。希望更多的研究能帮助降低成本。这项研究发表在《糖尿病》杂志上。 ... PC版: 手机版:

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mRNA疫苗在人体试验中发挥效用 击退致命脑癌

mRNA疫苗在人体试验中发挥效用 击退致命脑癌 这项技术最著名的是 COVID-19 疫苗,它已被证明能迅速提醒免疫系统更有效地攻击胶质母细胞瘤,在小鼠、狗和人类身上都有应用。大家可能还记得 2020 年和 2021 年那段令人难忘的日子,mRNA 分子本质上是告诉细胞生产哪些蛋白质的天然蓝图。通过对它们进行工程改造,使其产生与病原体相关的无害蛋白质,就能训练免疫系统在真菌出现时将其击退。这些疗法在大流行病期间取得实际成功后,将mRNA 疗法应用于癌症的可能性也随之出现,并取得了令人瞩目的早期成果。研究小组表示,新版本有两个关键进步。首先,疫苗采用了患者自身肿瘤细胞的样本,实现了个性化。其次,输送机制更加复杂,最终会产生更强的免疫反应。该研究的资深作者埃利亚斯-萨尤尔(Elias Sayour)说:"我们注射的不是单个颗粒,而是像洋葱一样相互缠绕的颗粒群,就像一个装满洋葱的袋子。不到48小时,我们就能看到这些肿瘤从我们所说的'冷'免疫冷,免疫细胞很少,免疫反应非常沉默转变为'热',免疫反应非常活跃。鉴于这种情况发生得如此之快,这让我们感到非常惊讶,这告诉我们,我们能够非常迅速地激活免疫系统的早期部分来对抗这些癌症,而这对于释放免疫反应的后期效应至关重要。"这项经美国食品及药物管理局批准的小型临床试验旨在测试安全性和可行性,只包括四名胶质母细胞瘤患者。在手术切除肿瘤后,从每位患者的肿瘤中提取 RNA,然后扩增 mRNA 并将其包裹在粒子团中。然后将其注入患者体内,引发免疫反应。研究小组表示,目前全面评估临床效果还为时过早,但患者的无病时间和存活时间确实比预期的要长。接下来将进行扩大的一期试验,最多将有 24 名患者参与,以确定最佳安全剂量。再往后,第二阶段将有 25 名儿童参与。这项研究发表在《细胞》杂志上。研究小组在下面的视频中讨论了这项试验。mRNA 疫苗引发对抗恶性脑肿瘤的激烈免疫反应 ... PC版: 手机版:

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突破性研究将脑内微小气泡与阿尔茨海默氏症进展联系起来

突破性研究将脑内微小气泡与阿尔茨海默氏症进展联系起来 Jerold Chun 领导的最新研究揭示,阿尔茨海默病患者的脑泡携带独特的遗传指令,可能会引发疾病加重。该研究发现了大量的全长 mRNA 和与炎症相关的独特基因表达模式,为阿尔茨海默氏症的病理研究提供了新的视角,也为早期检测和治疗提供了潜在的途径。这张细胞外囊泡的照片是使用共焦激光扫描显微镜拍摄的。膜被荧光染料染色。图片来源:巴塞尔大学 Tomaž Einfalt在这项研究中,研究人员把所研究的微小脑泡称为细胞外小泡(sEVs)。人体内的大多数细胞都会产生这些微小的生物水球,用来运送各种蛋白质、脂类和细胞代谢的副产品,以及受体细胞用来构建新蛋白质的RNA核酸代码。由于这种具有生物活性的货物很容易引起其他细胞发生变化,因此科学家们对大脑 sEV 很感兴趣,因为它既能传递正常的指令,也能传递错误的指令,这些错误的指令会随着神经退行性疾病(如阿尔茨海默氏症)的发展而在大脑中积累。免疫荧光用于验证原代细胞培养物的纯度。图片来源:Chun 实验室要成为不需要的蛋白质积累的潜在因素,sEV 必须携带有足够信息的蓝图,使其他细胞能够产生有问题的蛋白质。之前的大多数研究表明,携带蛋白质计划的信使核糖核酸(mRNA)被切割成太多较短的片段,无法让受体细胞改变其构建模式。桑福德-伯纳姆-普雷斯遗传疾病与衰老研究中心教授 Chun 说:"我们在研究中发现的情况恰恰相反。通过使用一种相对较新的DNA测序技术PacBio长读测序技术,我们鉴定出了1万多个全长mRNA。"研究小组从 12 份由确诊为阿尔茨海默病患者捐献的死后大脑样本和 12 份由未患阿尔茨海默病(或任何其他已知神经系统疾病)的捐献者捐献的大脑样本的前额叶皮层中分离出了 sEVs。鉴定出的mRNA中有近80%是全长的,可以被受体细胞转录成有活力的蛋白质。第一作者、Sanford Burnham Prebys 博士后研究员 Linnea Ransom 博士说:"为了证实人类样本中长读程测序的结果,我们还研究了从小鼠细胞中分离出来的囊泡。我们在三种脑细胞类型(星形胶质细胞、小胶质细胞和神经元)中发现了类似的平均78%到86%的全长转录本"。负染色透射电子显微镜用于确认小鼠神经元(如上图所示)以及小鼠星形胶质细胞和小胶质细胞中的小细胞外囊泡的分离情况。资料来源:Chun 实验室除了分析和验证大脑 sEV 中 mRNA 长度的结果外,研究人员还比较了 sEV mRNA 转录组中反映的基因序列。在阿尔茨海默氏症样本中,700 个基因的表达量有所增加,而近 1500 个基因的活性有所降低。科学家们确定,700 个上调基因与炎症和免疫系统激活有关,这与阿尔茨海默病等神经退行性疾病中已知的大脑炎症模式相吻合。研究人员还发现,在先前的全基因组关联研究中,许多与阿尔茨海默病相关的基因也出现在阿尔茨海默病 sEVs 中。Chun说:"这些囊泡中的基因表达变化揭示了一种炎症特征,它可能是了解阿尔茨海默氏症进展过程中大脑疾病进程的一个窗口。"在这项研究之后,Chun 和他的团队将深入研究细胞如何包装 sEVs,以及所包含的 mRNA 编码如何导致受阿尔茨海默病影响的其他脑细胞发生功能变化。更好地了解sEVs及其mRNA内容可能有助于发现生物标志物,从而提高对阿尔茨海默病和其他潜在神经系统疾病的早期检测,同时确定新的疾病机制,提供新的治疗靶点。此外,sEV是在细胞间运输生物活性货物的天然载体,因此也有可能将其用作未来脑部疗法的靶向递送系统。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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