斯克里普斯研究所开发革命性蛋白质进化平台T7-ORACLE 为药物研发开辟新路径
2025-08-09 14:13
来源:斯克里普斯研究所
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美国斯克里普斯研究所的科学家团队在《科学》杂志发表了一项突破性研究成果,成功开发出名为T7-ORACLE的蛋白质持续进化系统。这项创新技术将蛋白质进化速度提升至自然过程的10万倍,有望彻底改变药物研发和生物技术领域的工作方式。T7-ORACLE系统示意图。基因组由非致突变宿主复制体(灰色)维持,而正交T7复制体(红色)仅维持一个专用质粒(OR),突变率提高了10万倍

研究团队创造性地改造了大肠杆菌的DNA复制机制,构建了一个独立于宿主基因组的正交突变平台。该系统基于噬菌体T7的高效DNA复制系统,通过工程化改造使其产生高频率突变。斯克里普斯研究所总裁兼首席执行官Pete Schultz教授表示:"T7-ORACLE就像给进化过程装上了涡轮增压器,我们能够在细胞分裂的同时实现蛋白质的持续优化,而不会干扰细胞的正常功能。"

在概念验证实验中,研究团队将常见的抗生素抗性基因TEM-1 β-内酰胺酶插入该系统,并将大肠杆菌暴露于浓度递增的多种抗生素环境中。令人惊讶的是,仅用一周时间就培育出了抗性提升5000倍的酶变体。更值得注意的是,这些突变与临床中观察到的耐药突变高度相似,有些组合甚至展现出更强的抗性。

Christian Diercks助理教授解释道:"T7-ORACLE最突出的优势在于其通用性和易用性。这个系统不局限于特定类型的蛋白质,研究人员可以插入任何目标基因,快速获得具有所需特性的变体。同时,它完全兼容常规实验室设备和工作流程,不需要特殊仪器或复杂操作。"

目前,研究团队正在将该技术应用于多个重要领域:

开发针对特定癌症靶点的高效抗体

优化治疗性酶的活性和特异性

设计能够识别疾病相关蛋白的特异性蛋白酶

探索合成基因组学的新可能性

Schultz教授强调:"T7-ORACLE代表了合成生物学的重要进步,它将理性设计与持续进化完美结合,为发现功能性分子提供了前所未有的高效平台。"这项技术不仅将加速药物开发进程,还可能为应对抗生素耐药性等全球性挑战提供新的解决方案。

更多信息: Christian S. Diercks 等人,《一种用于大肠杆菌持续超突变和加速进化的正交T7复制体》,Science(2025)。期刊信息: Science

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