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未来可以借助细菌毒素将医疗化合物引入细胞

病原体可以使用多种毒素来破坏其宿主生物。细菌,例如引起致命瘟疫的细菌,使用特殊的注射机制将其有毒物质输送到宿主细胞中。多特蒙德马克斯·普朗克分子生理研究所所长Stefan Raunser和他的团队已经对这种毒素的复杂机制进行了详细分析。他们现在已经成功地用另一种物质替代了这种纳米注射器中的毒素。这一成就为他们最终的目标奠定了基础,即使用细菌注射器作为药物中的药物转运剂。

一旦细菌进入宿主生物,它们就会部署其致命武器。就像注射针一样,它们插入一条穿过宿主细胞外部保护层的通道。然后注入胶囊中包含的有毒蛋白质,攻击细胞的结构框架。在短短几分钟内,细胞死亡。

劳恩瑟(Raunser)的团队使用冷冻电子显微镜发现了这种致命机制,而冷冻电子显微镜是世界上只有少数研究小组采用的技术。这项技术揭示的是接近原子分辨率的蛋白质三维结构。”

定向注入人体细胞

Stefan Raunser的研究人员现在已经找到了一种方法,可以用不同的蛋白质替代细菌纳米注射器中的毒素,然后将其注射到细胞中。为了使交换起作用,蛋白质必须满足某些条件:蛋白质必须具有特定大小,带正电荷且不能与毒素胶囊相互作用。“通过这项技术,我们朝着最终目标迈出了第一步,该最终目标是在医学中使用这些纳米注射器以针对性的方式将药物引入人体细胞,” Raunser说,并描述了成功的研究结果。

为了将其有毒电荷转移到宿主细胞中,注射机制必须首先与细胞对接。但是细菌必须假装毒素是一种可以安全吸收的物质,从??而欺骗宿主细胞,类似于著名的特洛伊木马。为此,它们具有细胞表面传感器识别的区域。

“我们目前正在寻找毒素的'停靠站'。一旦找到它们并了解了毒素如何与细胞表面结合,我们的目标是专门改变注射机制,使其能够识别癌细胞。然后我们可以注射杀伤蛋白仅进入肿瘤细胞。这将在癌症药物中以最小的副作用开辟全新的可能性,” Raunser预测。

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