PNAS：斯坦福大学：新工程蛋白可阻止癌症生长并再生神经元

导言：蛋白质是生命的体现者，离开了蛋白质，生命将不复存在。可是，生物体内存在的天然蛋白质，有的往往不尽如人意，需要进行改造。蛋白质是由许多氨基酸按一定顺序连接而成的，每一种蛋白质有自己独特的氨基酸顺序，所以改变其中关键的氨基酸就能改变蛋白质的性质。近日美国科学家设计出一种工程化蛋白，能够抑制小鼠中非小细胞肺癌的生长，还能促进神经元细胞的再生。

配体是在细胞之间或细胞内部传递信号的蛋白质分子。配体通过与称之为受体的细胞蛋白质结合来发挥作用。在与配体结合后，受体可以向细胞的其他部分发送额外的信号，以调节我们的生物过程。然而，如果这些信息被混淆，则会使我们患上一系列不同的疾病。

由斯坦福大学（Stanford University）的生物工程系主任、生物工程教授詹妮弗·科克伦（Jennifer Cochran）领导的研究小组已经改变了一种配体，产生两种截然不同的结果。一组改变使神经元细胞再生，而另一组改变抑制了肺肿瘤的生长。

该项研究结果在6月9日发表在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上，该项研究在模拟实际疾病的小鼠身上进行了实验。这些研究结论为最终治疗神经退行性疾病和癌症带来了希望。

一种特定的配体将有一个特定的受体，该受体通常仅结合该配体，就像锁与钥匙一样。研究人员能够改变配体中氨基酸的排列，他们可以制作数百万把钥匙，让它们通过筛选来确定哪一把钥匙可能会打开匹配的受体。一把更合身、更有效地开锁钥匙被称为超级激动剂。生物工程也可以用来将配体转化为拮抗剂，这是同样适合受体锁的钥匙，但在某种程度上可以阻断信号。

科克伦解释道，“我一直着迷于蛋白质是如何作为自然分子机器发挥作用的，以及工程工具如何允许我们以艺术家的创造力来塑造蛋白质的结构和功能，在这种情况下，我们使用氨基酸作为我们的调色板。”

在2019年，科克伦和来自美国旧金山加利福尼亚大学小儿科的副教授亚历杭德·斯威特·科德罗（Alejandro Sweet-Cordero）合作，在加利福尼亚大学他们通过中和了一种蛋白质，减缓了非小细胞肺癌在小鼠身上的扩散。这项新研究是建立在这项研究的基础上进行的，由研究生金俊（Jun Kim）领导的研究小组设计了与CNTFR受体相结合的配体CLCF1。

通过对CLCF1中的一组氨基酸进行改变，金俊将该配体体变成了一种超激动剂。当他们将这种超激动剂添加到受损神经元细胞的组织培养皿中时，工程CLCF1增加了促进轴突生长的信息信号，这表明这种修饰的配体正在促进受损神经元的再生，通过对CLCF1进行氨基酸改变，金俊和他的团队能够将这种配体变成一种拮抗剂，可以抑制小鼠体内肺肿瘤的生长。

这些蛋白质将来可能能够被用来治疗神经退行性疾病和癌症。

原始出处：

Jun W. Kim, Cesar P. Marquez, R. Andres Parra Sperberg, et.al. Engineering a potent receptor superagonist or antagonist from a novel IL-6 family cytokine ligand. PNAS first published June 10, 2020