程序化蛋白質(zhì)可能有助于預(yù)防瘧疾
盡管進行了數(shù)十年的瘧疾研究,但這種疾病仍然每年造成數(shù)億人死亡,每年約有50萬人喪生 - 其中大多數(shù)是熱帶地區(qū)的兒童。部分問題是瘧疾寄生蟲是一種形狀移位器,使其難以瞄準。但問題的另一部分是即使是可用作疫苗的寄生蟲蛋白質(zhì)在熱帶溫度下也不穩(wěn)定,并且需要復(fù)雜,昂貴的細胞系統(tǒng)來大量生產(chǎn)它們。不幸的是,在缺乏冷藏的地區(qū)最需要疫苗,購買疫苗的資金很少。Weizmann科學(xué)研究所開發(fā)的一種新方法,最近在美國國家科學(xué)院院刊(PNAS)報道),將來可能會產(chǎn)生廉價的瘧疾疫苗,可以在室溫下儲存。
RH5 蛋白是已被測試用作疫苗的瘧疾寄生蟲蛋白之一。寄生蟲使用這種蛋白質(zhì)將其自身錨定在它感染的紅細胞上。使用該蛋白質(zhì)作為疫苗可以在不引起疾病的情況下向免疫系統(tǒng)發(fā)出威脅,從而使其在疾病發(fā)作時能夠快速響應(yīng),并破壞寄生蟲的感染周期。該研究所生物分子科學(xué)系的研究生Adi Goldenzweig和Sarel Fleishman博士決定使用他們在Fleishman實驗室開發(fā)的基于計算機的蛋白質(zhì)設(shè)計工具來提高這種蛋白質(zhì)的有效性。
基于他們?yōu)榉€(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)而創(chuàng)建的軟件,Goldenzweig開發(fā)了一種新的程序,用于“編程”用于抗傳染病疫苗的蛋白質(zhì)。這些蛋白質(zhì),因為它們受到免疫系統(tǒng)的不斷攻擊,往往會代代相傳。因此,她開發(fā)的程序使用了不同版本寄生蟲中蛋白質(zhì)序列的不同配置的所有已知信息。“這種寄生蟲通過改變其表面蛋白來欺騙免疫系統(tǒng)。矛盾的是,寄生蟲在逃避免疫系統(tǒng)方面越好,它為我們設(shè)計一種成功的人工蛋白所留下的線索就越多,”她說。
研究人員將編程的人工蛋白質(zhì)送到牛津的一個專門開發(fā)瘧疾 疫苗的小組。由Matthew Higgins教授和Simon Draper教授領(lǐng)導(dǎo)的這個小組很快就有了一個好消息:結(jié)果表明,與天然的相比,程序化蛋白質(zhì)可以通過簡單,廉價的細胞培養(yǎng)物和大量生產(chǎn)。這可以顯著降低生產(chǎn)成本。此外,它在高達50 o C的溫度下穩(wěn)定,因此不需要冷藏。最重要的是,在動物試驗中,蛋白質(zhì)引發(fā)了保護性免疫反應(yīng)。“Adi開發(fā)的方法非常普遍,”Fleishman說。“在其他人失敗的地方取得了成功,而且因為它易于使用,它可能適用于新興市場像Zika或Ebola這樣的傳染病,當(dāng)采取快速行動可以阻止流行病發(fā)展時。“
Fleishman及其團隊目前正在使用他們的方法測試治療瘧疾的不同策略,其基礎(chǔ)是靶向RH5蛋白本身并阻斷其介導(dǎo)寄生蟲與人紅細胞之間接觸的能力。
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