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科学家们发现了操纵细胞功能的新途径,这一发现可能有助于改进一种提高公众健康的实验性方法:DNA疫苗,这种疫苗将比传统疫苗更有效、更低成本和更容易储存。
他们的方法基于本周发表在PNAS杂志上的研究结果,改进现有的一种广泛应用于细胞和病毒研究的实验技术,转染。
德克萨斯大学奥斯汀分校的分子生物学教授Jaquelin Dudley和她的团队开发出一种方法,增加了基因转染的宿主细胞内特定蛋白的表达。诱导细胞产生特定的蛋白,例如那些与病毒相关的蛋白,是DNA疫苗的关键特征。Dudley的方法使细胞表达特异性蛋白的水平是之前方法的5到20倍。
研究者们表示,他们的发现可能会通向更好的DNA疫苗,专家们说这是一种较新的可以提高免疫率的免疫方法,特别是在发展中国家。传统疫苗通过引入减活形式的病毒来锻炼身体对抗病毒,而DNA疫苗的作用方式不同,它是利用一些病毒特异的DNA,促进蛋白的表达,从而产生免疫。
通过增加宿主细胞产生的蛋白量,Dudley的新方法可能会在接种DNA疫苗的患者体内引发更强的免疫反应。而且,通过制备较小剂量的疫苗,也可以降低患者免疫系统错误地攻击健康宿主细胞的风险。
科学家们的发现也有助于改进另一种实验手段:基因治疗,通过替代或破坏不能正常工作的基因来治疗遗传性疾病。帕金森、血友病、白血病、囊性纤维化和其它疾病的基因靶向治疗正在发展中,但是基因治疗已经被证明是困难的,因为它们有时会引起癌症或引发细胞对外源基因的免疫反应。这种促进特异蛋白表达的新方法或许可以通过插入更少量的DNA从而预防这些负面影响。
这种促进宿主细胞蛋白质表达的方法是偶然发现的。Dudley和她的团队当时正在进行小白鼠乳腺肿瘤病毒的研究,这种病毒与HIV有关,可能导致乳腺癌和白血病。它可以操控被感染的宿主细胞,以免受宿主细胞免疫系统的攻击。
一些被预测会产生较少的某种蛋白的遗传物质,反而使细胞生产了更多。
“所有文献都表明,不同寻常的事情发生了”,Dudley说,“但是我们又回过头来,用几种不同的检测方法证明,我们观察到的现象是真实的”。
依据常识,当一个细胞检测到外源DNA(例如研究人员所导入的DNA)的存在时,它会关闭蛋白质的表达以防止病毒的传播。
“而我们所描述的是,引入这些DNA会引发细胞内不同的检测系统,从而增加蛋白质表达而非关闭”, Dudley说。
当研究人员将这些蛋白质推进DNA与其它特异蛋白的表达DNA混合并导入宿主细胞时,这些蛋白质的表达效率高于传统方法导入基因的表达。 Dudley建议,这些特殊的遗传物质可以提高细胞内特异性蛋白的表达,从而应用到一连串的研究难题中。