新的蛋白质纳米开关方法有望快速可靠地开发诊断测试

昆士兰科技大学的研究人员开发了一种基于蛋白质设计分子开关的新方法，可用于多种生物技术、生物医学和生物工程应用。

研究小组证明，这种新颖的方法使他们能够设计和构建更快、更准确的诊断测试，用于检测疾病、监测水质和检测环境污染物。

昆士兰科技大学生物与环境科学学院教授、CSIRO-昆士兰科技大学合成生物学联盟首席科学家、ARC合成生物学卓越中心研究员基里尔·亚历山德罗夫(KirillAlexandrov)表示，发表在《自然·纳米技术》上的新技术表明，蛋白质开关可以以可预测的方式进行设计。

亚历山德罗夫教授说，目前可用的“护理点”诊断测试可以立即提供结果，例如血糖、怀孕和新冠病毒检测试剂盒，使用蛋白质传感系统来检测糖、妊娠激素和新冠病毒蛋白质的存在。

“然而，这些仅代表以患者为中心的医疗保健模式所需的一小部分，”亚历山德罗夫教授说。

“然而，开发新的传感系统是一个充满挑战且耗时的试错过程。”

“新的‘蛋白质纳米开关’方法可以通过减少时间和提高成功率来极大地加速类似诊断的开发。它使用经过修饰的蛋白质，使其表现得像开/关开关一样，以响应特定的目标。”

“我们方法的优势在于该系统是模块化的，类似于用乐高积木构建，因此您可以轻松更换零件以瞄准其他目标，例如另一种药物或医学生物标记物。”

亚历山德罗夫教授表示，该方法提供了建立许多不同的诊断和分析测试的可能性，具有广泛的可能应用，包括人类和动物健康诊断、水污染测试套件以及检测样品中的稀土金属以指导采矿工作。

这个多学科研究团队包括来自QUT和ARC合成生物学卓越中心的科学家，由首席研究员KirillAlexandrov教授、ZhongGuo博士、CaglaErgunAyva、PatriciaWalden和兼职教授ClaudiaVickers组成。

昆士兰科技大学团队与纽约克拉克森大学的领先电化学家EvgenyKatz和OlehSmutok以及昆士兰健康中心的化学病理学家JacobusUngerer博士合作。

为了演示该技术，该团队专注于一种有毒的癌症化疗药物，需要不断测量以确保患者福利。

“药物太少不会杀死癌症，但太多可能会杀死病人，”亚历山德罗夫教授说。

该团队为该药物设计的传感器利用颜色变化来识别和量化药物。

亚历山德罗夫教授表示，下一步是在昆士兰卫生实验室对传感器进行测试，以批准在临床环境中使用。

“这真的很令人兴奋，因为这是第一次人工设计的蛋白质生物传感器可能真正适合现实生活中的诊断应用，”亚历山德罗夫教授说。

Ungerer博士表示，研究小组开发的蛋白质工程技术提供了一种创建实验室测试的新方法。

“这有可能改善和扩大实验室检测，从而带来巨大的健康和经济效益，”Ungerer博士说。

郭博士表示，这些进步是由国际跨学科团队和出色的团队合作实现的。

亚历山德罗夫教授表示，下一步是采用这种方法，对其进行标准化和扩展，然后开始构建更复杂的子系统。他表示，未来的工作有两个方向。

“一是开发计算机模型，使我们能够更快、更精确地设计和制造交换机，”他说。

“另一个是通过为不同的诊断应用构建许多开关来展示该技术的规模和潜力。”

亚历山德罗夫教授表示，该团队目前正在修改现有的蛋白质，但在未来，他们可以使用相同的原理来开发不存在的组件，并从头开始设计。

“新技术为科学家提供了对基于蛋白质的传感系统构建的前所未有的控制，”他说。

文章“上位YES和蛋白质逻辑门的开发及其组装成信号级联”发表在《自然纳米技术》上。