全新“外挂”让细胞“工厂”快速开工

“细胞‘工厂’能够生产患者缺失的生命物质，比如胰岛素等。但‘工厂’合成蛋白质需要一定时间。”近日，华东师范大学生命科学学院、上海市调控生物学重点实验室教授叶海峰告诉科技日报记者，为满足临床的即时性要求，该团队发明了一种人工定制细胞快速开机“外挂”系统（PASS系统），可缩短治疗性蛋白质产生的时间。

《自然》子刊《自然·化学生物》日前刊登了这一成果，并配发行业专家评论：多功能PASS系统采用了巧妙的模块设计，实现了治疗性蛋白质的快速、精准分泌，是推进下一代智能细胞疗法走向临床应用的重要工具。

据介绍，对一些急性发作的疾病，例如哮喘、心绞痛等，定制细胞如果需要数小时甚至数天才能表达释放出足量的治疗性蛋白质，将无法达到治疗要求。“我们希望以最快的速度获得治疗性蛋白质。”叶海峰说，团队为此尝试跳过其中最耗费时间的环节——表达蛋白环节。

论文第一作者、华东师范大学博士研究生王欣怡介绍，团队将足量治疗性蛋白质提前生产好，储存在细胞的某个“仓库”中。只要控制“仓库”门打开，就可以实现对治疗性蛋白质的可控快速释放。基于此，团队将目的蛋白和内质网回收信号融合表达，并在其间嵌入一段可以被蛋白酶识别的肽链。当这个“链子”被蛋白酶水解切除时，锚定在内质网上的治疗性蛋白质就会迅速释放到细胞外。

据介绍，研究人员通过调控蛋白水解酶的活性，设计构建了三种精准可控的蛋白质快速释放系统，分别为临床药物小分子调控的蛋白质快速释放系统、响应肿瘤抗原的杀伤蛋白快速释放系统以及光诱导调控的蛋白质快速释放系统。

论文表明，只需要光照15分钟，1型糖尿病模型小鼠的血糖就会下降。叶海峰说，“仓库”里如果装入降压肽、止疼肽等，也可以用来治疗高血压、慢性炎症性疼痛的疾病模型小鼠。

叶海峰表示，该研究将治疗性蛋白质的响应速度提升到分钟级别，可为基础生物学研究和基因、细胞治疗提供切实可行的治疗性蛋白质瞬时递送新方案。