据斯坦福医学院研究人员进行的一项研究表明，合成蛋白质可以识别过度活跃的生物通路，可以杀死癌细胞，同时保护健康的细胞。
研究人员称之为RAS...
据斯坦福医学院研究人员进行的一项研究表明，合成蛋白质可以识别过度活跃的生物通路，可以杀死癌细胞，同时保护健康的细胞。
研究人员称之为RASER的可定制方法仅依赖于两种蛋白质：第一种是在癌细胞中常见的“永远在线”生长信号存在的情况下激活，第二种是执行研究人员编程的反应，如触发参与细胞死亡的基因的表达。
尽管实验仅限于实验室培养的细胞，但研究人员认为，这一结果可能会导致一种新型的癌症治疗方法，其中合成蛋白质提供高度针对性和可定制的治疗方法，以避开当前选择的有时破坏性副作用。
“我们正在有效地重新布线癌细胞，以实现我们选择的结果，”神经生物学和生物工程副教授Michael Lin博士说。“我们一直在寻找一种方法来杀死癌细胞而不是正常细胞。癌细胞来自错误的信号，使它们不适当地生长，因此我们已经入侵癌细胞，将这些有缺陷的信号转向有用的信号。”
描述这项工作的论文将于5月2日在“ 科学”杂志上发表。林是资深作者。前研究生Hokyung Chung博士是第一作者。
来自受体的信号
许多癌症依赖于一系列信号，这些信号来源于跨越细胞膜的称为受体的蛋白质。这些信号级联或途径被健康细胞用于响应外部线索而生长，例如在发育期间或从损伤中恢复时。然而，这些受体蛋白通常在癌细胞中突变或过表达，使受体蛋白“始终开启”，为细胞提供恒定，无根据的生长信号。研究人员专注于两种受体，即EGFR和HER2受体 – 一种叫做ErbB受体的受体家族 – 通常会驱动脑癌，肺癌和乳腺癌的发生。例如，HER2是赫赛汀在乳腺癌中的靶标。
许多常见的抗癌药物，包括赫赛汀，通过阻断由受体激活引发的级联信号起作用。然而不幸的是，这些药物无法区分癌细胞，其中通路始终被激活，而健康细胞则照常开展业务。这就是林和他的团队研究的重点
“我们还没有一种能够分辨出正常信号通路和异常活动信号之间差异的药物，”林说。“我们知道我们需要更好的策略，更合理的治疗癌症的方法。但直到最近我们还没有办法做到这一点。”
设计合成蛋白质
Chung和她的同事设计了一种合成蛋白质，由两种融合在一起的天然蛋白质组成 – 一种与活性ErbB受体结合，另一种与特定氨基酸序列切割。然后，他们设计了第二种蛋白质，该蛋白质与细胞膜的内表面结合，并含有可定制的“货物”序列，可以在细胞中进行特定的作用。当第一种蛋白质与活性ErbB受体结合时，它会切割第二种蛋白质并将货物释放到细胞内部。
“当受体蛋白质一直存在时，就像在癌细胞中一样，释放的货物蛋白会随着时间的推移而积累，”Chung说。“最终会积累到对细胞产生影响。通过这种方式，该系统仅在癌细胞中产生作用，我们可以通过选择货物蛋白质将受体的持续开启状态转换为不同的结果。”
经过几轮修修补补后，研究小组发现他们的RASER系统代表“依赖于ErbB受体活性的癌症细胞”，它代表“将异常信号重新连接到效应物释放”。对于他们的第一次测试，他们选择使用参与触发细胞死亡的蛋白质作为RASER货物。
只杀死过度活跃的细胞
研究小组将RASER系统与目前用于转移性乳腺癌的两种疗法（一种化疗方案和一种阻断ErbB活性的药物）进行了比较，研究了几种类型的培养细胞：ErbB途径过度活跃的乳腺癌和肺癌细胞; ErbB活性正常的乳腺癌细胞; 和非癌症的乳腺和肺细胞系。
研究人员发现，卡铂和紫杉醇的传统化疗方案不加选择地杀死所有细胞。ErbB途径抑制剂对细胞活力的影响各不相同，并且与ErbB途径活性水平无法可靠地相关。只有RASER特异性地杀死了ErbB通路过度活跃的细胞，同时保留了ErbB活性正常的细胞。
虽然要研究RASER是否对人类肿瘤有效仍有许多工作要做，但研究人员对重新设计该系统以识别癌症中突变的其他受体并交换货物以实现不同结果的可能性感到兴奋。挑战包括学习如何最好地将合成蛋白质输送到肿瘤中，以及了解免疫系统对RASER的反应。但林是乐观的。
“我们现在有更多关于癌症基因组学，信号以及癌细胞如何与免疫系统相互作用的信息，”林说。“将这些知识与合成生物学方法结合起来解决一些紧迫的人类健康问题终于变得切实可行.RASER既可定制又可推广，它使我们第一次选择性地靶向癌细胞，同时保留正常的信号通路。”