科學家為 DNA 與 RNA 量身打造專屬蛋白質外殼,可提升「基因治療」效率

作者 | 發布日期 2018 年 01 月 19 日 11:51 | 分類 生物科技 , 醫療科技 follow us in feedly

生病吃藥很少吃一次就有效,通常都要「照三餐吃」好幾天以上。部分原因在於藥物進入體內後並不穩定,很快就被人體代謝排出體外。化學藥物如此,用於基因治療的 DNA 或 RNA 進入體內後,更容易被體內酵素分解,因此如何增加 DNA 或 RNA 進到人體後的穩定性,是發展中的「基因治療」極重要的課題。



由於分子生物學的發展,科學家對基因與生物體功能間關係的知識愈豐富,發現許多遺傳疾病是由於某些基因表現異常或基因突變所致,因此若能將正確基因送進體內,或是將錯誤的 DNA 序列修正(基因編輯,註 1),將有機會使病患康復。目前已有少數基因治療成功的例子,但若要擴大應用性,仍需要更多突破性的發展,其中一點即是提高治療的 DNA 或 RNA 送進人體後的穩定性。

最近華盛頓大學(University of Washington)科學家生產了一種特殊的蛋白質,它有自動組裝形成類似足球的奈米構造,並能將 RNA 分子包覆其中。當研究團隊將此蛋白包覆好的 RNA 送進小鼠體內們觀察到令人振奮的結果──這些 RNA 在小鼠體內維持數小時未被分解,他們克服了基因治療的一大障礙!研究成果已刊登於 2017 年 12 月的《自然》期刊。

由於人體早已演化出一套清除外來 DNA 或 RNA 的機制,以免致病的微生物、病毒的遺傳物質在體內複製危害健康,因此當用於基因治療的 DNA 或 RNA 送進體內,很快就會被身體清除。先前已有科學家運用改造病毒的策略(註 2),一方面將病毒原有的有害基因剔除,另一方面將用於治療疾病的 DNA 片段置入病毒,藉此提供尚可接受的基因治療效率。運用此法已能使某些失明的盲人恢復部分視力,此項進展受 FDA 高度重視,極有機會核准為正式的治療方式。

但是利用改造病毒來運送治療用的 DNA,就好比使用 iPhone 的包裝盒運送其他品牌的手機一般,沒有量身打造的外包裝,會使手機碰撞毀損的機會大幅升高。此外病毒進入體內還可能引起發炎反應,嚴重時有致命風險。因此華盛頓大學科學家決心運用電腦輔助,設計出類似病毒的「外殼蛋白」,可自動形成球狀構造的蛋白質,再配合試管中快速演化的技術,打造出能快速、穩定包覆 RNA 分子的新款蛋白質,並獲致包覆速率與病毒蛋白相當的新型蛋白。

研究團隊的目標是為用於基因治療的不同 DNA 或 RNA 量身打造最適合的包裝蛋白質,為它們提供最好的保護並提升在體內的穩定性,以提高基因治療的效率。

註 1:基因編輯並非外送一組額外的基因進入體內以取代錯誤的基因,而是將原本細胞內的錯誤 DNA 序列訂正為正確。但編輯過程中仍需要一些輔助 DNA 或 RNA 參與。
註 2:病毒既非生物亦不是非生物,它雖然有遺傳物質但必須依附至其他生物體才能複製與增殖,是一種特殊的生命現象。病毒的遺傳物質(DNA 或 RNA)會由具保護功能的外殼蛋白包覆,並藉由感染宿主細胞進行複製。

(首圖來源:pixabay

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