成功开发蛋白质功能可控的纳米“计算机”

长期以来，许多科学家和医疗机构一直梦想着为精密医学制造纳米级计算机。现在，美国宾夕法尼亚州立大学的研究人员首次开发出一种纳米“计算机”，可以控制参与细胞运动和癌症转移的特定蛋白质的功能。这项研究发表于《自然通讯》年16日，为癌症和其他疾病的复杂设备的构建铺平了道路。

宾夕法尼亚州立大学医学院的尼古拉多霍里安教授和他的同事们创造了一种类似晶体管的“逻辑门”，它可以执行计算操作，多个输入控制一个输出。

Dohollian说，这个逻辑门是一个重要的里程碑，因为它显示了在蛋白质中嵌入条件来操作和控制其功能的能力。这将使人们有可能更深入地了解人类生物学和疾病，以及精确治疗的发展。

逻辑门包括两个传感器域，设计用于响应——光和药物雷帕霉素的两个输入。研究团队专注于蛋白质黏着斑激酶(FAK)，因为它涉及细胞粘附和运动，这是转移性癌症发展的第一步。

最初，研究人员将雷帕霉素的一个名为uniRapr的敏感结构域引入FAK基因，该基因是实验室之前设计和研究的。然后，研究人员引入了光敏域LOV2。在优化了这两个域之后，研究人员将它们组合成最终的逻辑门设计。

研究团队将修饰后的基因插入HeLa癌细胞，用共聚焦显微镜对细胞进行体外观察。他们分别研究了每种输入对细胞行为的影响以及组合输入的综合影响。

发现它们不仅可以利用光和雷帕霉素快速激活FAK，而且这种激活导致细胞的变化，从而增强其粘附能力，最终降低其迁移率。

据研究人员称，这是第一次证明可以在活细胞中构建一个可以控制细胞行为的功能性纳米“计算机”。