Белковый модуль, чувствительный к температуре, может дистанционно управлять активностью клеток

Исследователи из Университета Пенсильвании под руководством биоинженера Лукаша Бугая разработали новый инструмент для дистанционного и неинвазивного контроля активности клеток внутри организма. Их работа опубликована в журнале Nature Methods.

Проблема и цель

Традиционные методы управления клетками, например, оптогенетика (с использованием света), имеют ограниченную глубину проникновения в ткани. Команда поставила задачу найти более проникающий стимул для коммуникации с терапевтическими клетками, например, направленными на борьбу с раком.

Открытие и создание Melt

Исходной точкой стал светочувствительный белок BcLOV4 из грибка Botrytis cinerea. Учёные обнаружили, что в человеческих клетках этот белок также реагирует на температуру. После месяцев экспериментов они модифицировали BcLOV4, «сломав» его светочувствительность и настроив температурную чувствительность для работы при температурах человеческого тела.

Полученный чисто термочувствительный инструмент назвали Melt (Membrane Localization using Temperature). Он работает как диммер: повышение температуры активирует его, понижение — деактивирует.

Применение и потенциал

Сшивая Melt с различными клеточными путями, команда продемонстрировала точный контроль над сигнализацией, деградацией пептидов и даже гибелью клеток. В эксперименте на животной модели применение устройства для локального охлаждения («усовершенствованный пузырь со льдом») запускало гибель раковых клеток без системной токсичности химиотерапии.

Перспективы

• Ближайшие: Melt может помочь в создании более целенаправленных и менее токсичных методов лечения рака.
• Дальнейшие: Такие инструменты могут открыть путь для новых клеточных терапий, реагирующих на физиологические сигналы, такие как жар или воспаление.

Как отмечает соавтор работы Деннис Хуан, редкая многофункциональность белка-предшественника открывает возможности для дизайна новых белков с интегрированными функциями.