近日，美国最大私营非营利性生物医学研究机构斯克里普斯研究中心（Scripps Research）的科学家们宣布，开发了名为T7-ORACLE的合成生物学平台。

该平台可以加速进化本身，使研究人员能够以比自然界快数千倍的速度进化出具有有用新特性的蛋白质。

相关成果已于8月7日发布在《Science》杂志上，展示了研究人员如何设计治疗癌症、神经退行性变和基本上任何其他疾病领域的治疗蛋白方面的突破。


“这就像给进化一个快进按钮，”斯克里普斯研究公司总裁Pete Schultz表示。“你现在可以在细胞内连续、精确地进化蛋白质，而不会破坏细胞的基因组或需要劳动密集型步骤。”

定向进化是一个实验室过程，涉及引入突变和选择在多个周期内功能得到改善的变体，传统方法通常需要反复进行测试，每轮需要一周或更长时间。

而T7-ORACLE平台通过改造大肠杆菌来容纳第二个源自噬菌体 T7 的人工 DNA 复制系统，实现生物大分子的连续超突变和加速进化，且广泛适用于许多蛋白质靶点和生物学挑战。

实验中，研究人员以比正常水平高10万倍的速度将突变引入靶基因，而不会损害宿主细胞。

为了证明 T7-ORACLE 的威力，研究团队将一种常见的抗生素耐药基因TEM-1 β-内酰胺酶插入系统中，并将大肠杆菌细胞暴露于递增剂量的各种抗生素中。

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在不到一周的时间里，该系统进化出可以抵抗比原始抗生素水平高出5,000倍的酶版本。

该概念验证不仅展示了 T7-ORACLE 的速度和精度，还通过复制耐药性如何对抗生素产生反应，展示了其现实世界的相关性。

T7-ORACLE的更广泛潜力在于帮助科学家更快地进化抗体以靶向特定癌症，进化更有效的治疗酶，并设计靶向与癌症和神经退行性疾病有关的蛋白质的蛋白酶。

此外，T7-ORACLE 可与标准大肠杆菌培养物和广泛使用的实验室工作流程配合使用，避免了其他连续进化系统所需的复杂方案。

“它与众不同的主要因素是它易于实施，”Diercks 补充道。“不需要专门的设备或专业知识。如果您已经使用大肠杆菌，您可能只需进行最少的调整即可使用该系统。

目前，研究团队专注于进化用于治疗的人类来源酶，以及定制蛋白酶以识别特定的癌症相关蛋白质序列。

未来，该团队有兴趣使用该系统来进化可以复制完全非天然核酸的聚合酶：类似于 DNA 和 RNA 但具有新化学性质的合成分子。

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