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对遗传密码“下手” “可编程分子剪刀”有助对抗新冠

英国剑桥大学科学家利用合成生物学创造了人工酶,这些人工酶被编程为靶向新冠病毒的遗传密码并能摧毁该病毒,该方法可用于开发新一代抗病毒药物。发表在16日《自然·通讯》杂志上的研究,报告…

英国剑桥大学科学家利用合成生物学创造了人工酶,这些人工酶被编程为靶向新冠病毒的遗传密码并能摧毁该病毒,该方法可用于开发新一代抗病毒药物。发表在16日《自然·通讯》杂志上的研究,报告了研究团队如何使用这项技术成功地“杀死”活的新冠病毒。

2014年的一项研究发现,人工遗传物质XNA——自然界中未发现的RNA和DNA的合成化学替代品,可用于制造世界上第一种全人工酶XNAzyme。

XNAzyme经过精心设计,在细胞内更加稳定和高效。这些人工酶可切割长而复杂的RNA分子,而且非常精确,如果目标序列仅存在一个核苷酸的差异,它们就会意识到不去切割。这意味着它们可被编程为攻击与癌症或其他疾病有关的突变RNA,而让正常的RNA分子不受干扰。

简而言之,XNAzyme是分子剪刀,可识别RNA中的特定序列,然后将其切碎。虽然可对这些人工酶进行编程以识别特定RNA序列,但XNAzyme的催化核心,也就是操作“剪刀”的机器不会改变。

科学家已知新冠病毒具有进化和改变其遗传密码的能力,这是它产生新变种的根源,而疫苗对这些变种的有效性较低。为了解决这个问题,此次研究人员不仅瞄准了病毒RNA中突变频率较低的区域,而且还设计了3种XNAzyme以自组装成切割病毒基因组不同部分的“纳米结构”。

新研究针对了多个序列,因此病毒要逃避治疗,就必须同时在几个位点发生突变。原则上,还可将许多XNAzyme组合在一起制成“鸡尾酒”。

而即使出现了能够绕过“鸡尾酒”的新变种,因为已有了催化核心,也可快速制造新的酶来保持领先地位。

研究团队的下一步目标是制造更加特异和强大的XNAzyme,允许它们在体内停留更长时间,并以更小的剂量作为更有效的催化剂。

【总编辑圈点】

你可以把XNAzyme想象成一把整体设计保持不变的剪刀,但能根据要剪裁的材料,不断更换刀片或手柄。这也意味着,科学家们创建新的XNAzyme所需的时间,将远远少于开发抗病毒药物通常所需的时间。与此同时,XNAzyme也可作为新冠药物使用,譬如保护已经暴露于新冠病毒的人群免受感染,或者直接对感染者进行治疗,清除其体内的病毒,对于因免疫系统减弱而难以自行清除病毒的患者,这种方法可能尤为重要。

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