研究展示紫色光線如何選擇性地在微小的細胞群中「打開藥物開關」

2020-12-04 cnBeta

據外媒New Atlas報導,從癌症、關節炎到肥胖症等許多醫學研究領域的科學家們都有一個共同的目標,那就是以一種只針對需要治療的細胞的方式提供藥物。而現在一個國際研究團隊的突破,為再生醫學的新的、有針對性的方法帶來了希望。該團隊展示了紫光如何在微小的細胞群中開啟新的藥物「開關」,以促進高選擇性區域的生長。

這項研究是由德國耶拿大學和慕尼黑大學的科學家進行的,他們與紐約大學的研究人員合作,共同探索光藥理學領域的新可能性。這指的是通過光照來開啟和關閉藥物的概念,該團隊希望利用細胞中一種叫做肌動蛋白的關鍵結構蛋白來實現其目的。

「到目前為止,還沒有針對肌動蛋白的藥物,因為這種蛋白質在人體中隨處可見,比如說在肌肉中大量存在,」耶拿大學的Hans-Dieter Arndt教授解釋道。「因此,這樣的物質幾乎不會有什麼靶向作用。然而,我們的新化合物只在細胞暴露在適當光線下的區域內對肌動蛋白產生活性。」

該團隊通過首先合成了一種能使肌動蛋白自然變硬的藥物,取得了這一驚人的突破。在實驗室裡對這種分子進行實驗後,研究小組想出了一種變體,當暴露在紫光下時,它的結構發生了變化,從而增加了對細胞的穩定作用。然後,這個版本的分子可以通過暴露在綠光下恢復到其自然結構和形態。

在實驗室的進一步實驗中,該團隊展示了這種分子如何被細胞吸收,然後通過暴露在紫光下精確地控制這些細胞的生存能力和流動性,以及它們如何與細胞「骨架」(幫助細胞保持形狀和組織的結構)進行溝通。

該團隊表示,這種技術可以用來有選擇地控制目標單個細胞,精確度低至10微米。他們稱這種新的藥物為Optojasp,認為其可以被利用來治療各種與再生醫學相關的疾病。

「這種方法有可能在未來被用於治療眼睛或皮膚上的疾病,也就是容易暴露在光下的器官,」Arndt說。「這種技術在神經再生領域也可能會引起人們的興趣。這裡的目的通常是鼓勵某些神經細胞優先於其他神經細胞生長。」

這項研究發表在《美國化學學會期刊》上。

相關焦點

  • Cell Rep:癌細胞通過微小囊泡選擇性地輸出多種類型的長鏈RNA
    2018年11月3日/生物谷BIOON/---眾所周知,包括癌細胞在內的許多細胞以微小囊泡的形式分泌不同的蛋白和短鏈RNA,比如微小核糖核酸(microRNA, miRNA)和環狀RNA(circular RNA, circRNA)。這些微小囊泡隨後進入其他的細胞中,並在它們的內部移動。這可能是細胞間通信的一種形式。
  • 細胞群如何合作構建器官和有機體?
    理解細胞群形成功能結構並具有極大可塑性的生物學規則,將是推動組織工程學和再生醫學發展的關鍵。  再生醫學試圖解決各種各樣的疾病,如出生缺陷、創傷、衰老、退行性疾病和腫瘤的無序生長等。多年來,科學家一直試圖解決一個基本難題:細胞群如何協調地構建複雜的三維結構?如果能在這個問題上取得突破,將極大地促進再生醫學的發展。
  • 噬菌體展示鑑定出高選擇性共價抑制劑
    噬菌體展示鑑定出高選擇性共價抑制劑 作者:小柯機器人 發布時間:2020/11/17 14:04:17 近日,美國史丹福大學醫學院Matthew Bogyo及其團隊通過噬菌體展示鑑定出高選擇性共價抑制劑
  • 水位開關工作原理_水位開關如何判斷好壞
    打開APP 水位開關工作原理_水位開關如何判斷好壞 網絡整理 發表於 2020-11-25 16:31:06 這裡主要圍繞水位開關種類、水位開關工作原理、水位開關怎麼安裝來介紹水位開關。   第一、電容式水位開關   根據偵測水位變化時所引起的微小電容量差值變化,採用專用的ADA電容檢測晶片進行信號處理,可輸出多種信號通訊協議。電容式水位檢測可以隔著任何介質檢測到容器內的水位或液體的變化,有效避免了傳統水位檢測方式穩定性、可靠性差的弊端。
  • 人體中存在「組織者」細胞群
    人體中存在「組織者」細胞群科技日報北京5月24日電 (記者張夢然)根據英國《自然》雜誌23日在線發布的一項發育學最新成果,長期以來存在於理論假設中的一種幫助組織並指導胚胎發育的細胞群——「組織者」(Organizer),首次被證明存在於人體組織中
  • 長春光機所在螢光碳點對癌症藥物選擇性釋放研究取得進展
    近日,中國科學院長春光學精密機械與物理研究所發光學及應用國家重點實驗室副研究員曾慶輝等利用綠色螢光碳點(CDs)做藥物釋放載體,成功實現了藥物對癌細胞的選擇性釋放、螢光示蹤一體化的研究。
  • 從微小晶體中解析蛋白質結構的新方法
    這幅圖展示了一種經過深入研究的植物蛋白的結構,它是新開發的微晶體學技術的一個測試用例。紫紅色的網狀圖案圍繞著蛋白質固有的硫原子(黃色球體),顯示了用低能量x射線衍射從數千個晶體中提取的異常信號。這些晶體不到十萬分之一米,跟細菌差不多大小。
  • 科學家開發出能有效發現癌症藥物的新方法
    2017年10月4日 訊 /生物谷BIOON/ --最近,一項刊登在國際著名雜誌Cell上的研究報告中,來自斯克利普斯研究所的研究人員通過研究開發出了一種新型策略或有望幫助發現新型的抗癌療法。研究人員利用這種新策略就能夠尋找到對非小細胞肺癌(NSCLCs)生長非常重要的蛋白小型分子抑制劑,非小細胞肺癌在所有肺癌中佔到了85%的比例,而且其對於藥物療法並不敏感。
  • 蘋果新專利:給車窗配控制層 調節光線穿透車窗保證隱私性
    隱私照明其中,名為「同步車窗系統」(Systems with synchronized windows)的專利描述了通過控制車輛的車窗,如何有效地保證隱私性。在該項專利中,蘋果公司建議車窗可以配備一個光調製器層(如由帶偏振光的液晶製成)、一個可改變反射率的膽甾型液晶層、一個由聚合物分散型液晶層形成的可調節薄霧層,或者類似的東西。不管材質如何,都是一種可控制層,可以調節光線穿透車窗的方式。
  • 美媒:地球最早生命或是紫色的 外星生命也可能是紫色的
    馬裡蘭大學醫學院微生物學家希拉迪蒂亞·達斯薩爾馬和加利福尼亞大學裡弗賽德分校博士後研究員愛德華·施維特曼在《國際天體生物學雜誌》上發表論文指出,在綠色植物開始利用太陽的力量以獲取能量之前,微小的紫色生物體就找到了這麼做的方法。達斯薩爾馬說,外星生命可能會以同樣的方式茁壯成長。
  • MIT研發出可通過光讓藥物直接作用於靶子區域的方法:且無副作用
    據外媒報導,當口服或靜脈注射時,藥物通常會傳播到全身進而產生不必要的副作用。麻省理工學院(MIT)的科學家們正在研究一種替代方案,它可以將光和光激活藥物直接輸送到靶子區域。所謂「光敏開關」藥物含有光敏分子,當暴露在一束光中時藥物就會啟動。
  • JCIM|結合自由能計算能否預測藥物選擇性?
    引言當今鍊金術自由能計算方法已經被廣泛應用於小分子先導化合物的優化過程中,計算精度已經達到了1 kcal/mol左右。儘管如此,在已發表的研究中使用自由能計算來推動作用於兩個相似靶標的化合物的選擇性優化方面相對較少。
  • 研究人員發現藥物代謝在藥物研發中的作用
    設計活性高、選擇性強、毒副作用小、應用廣泛的新藥不但是藥物設計人員孜孜以求的目標,也是臨床用藥發展的需要。在新藥設計中,很多優秀藥物並不是完全新型結構的化合物,而是通過對先導化合物或老藥結構進行合理改進或修飾而開發出來,它們往往具有更理想的理化性質或者藥動學性質,或者膜透過性增強、吸收和生物利用度提高,或者具有靶向作用,選擇性提高,毒副作用減弱。
  • 光線如何從宇宙黑暗時代逃逸:黑洞讓宇宙變光明
    據國外媒體報導,宇宙大爆炸之後大約5億年,光線是如何從昏暗的宇宙「黑暗時代」衝脫出來的?目前,科學家最新研究可能揭曉宇宙最古老的謎團之一,而這個故事中令人驚奇的主角是每個人都喜歡的「天文大反派」——黑洞。這個故事開始於大爆炸之後的幾分之一秒,當時宇宙正以指數級膨脹。
  • 紫色天空出現了,是魔界降臨嗎?
    一百多年前,英國物理學家瑞利在研究中發現,當光散射到尺寸遠小于波長的微粒上時,波長越長,散射光的強度越弱。紫光的散射能力最強,紅光則最弱。天氣晴朗、萬裡無雲的情況下,空氣中固體顆粒等大直徑的雜質很少,對光線造成的阻礙很小,太陽光主要與空氣中的氮氧分子等微小粒子等發生散射,波長較長的紅光等散射較少,而藍紫色光成為散射的主要對象。
  • 新型超穎材料應用前景廣闊:可吸收光線能量產生振蕩
    (圖片來源於:加州大學聖地牙哥分校雅各布斯工程學院)引言最近,研究人員設計了一種使用光線改變自身機械性質的設備。它使用等離子力學材料,通過耦合光學和機械共振的獨特機制,從光線中吸收能量產生持續振蕩。研究人員將吸收光線的微小納米天線集成到納米機械振蕩器中,從而構成了這種超穎材料設備。研究由加州大學聖地牙哥分校納米工程和電氣工程專業的教授,Ertugrul Cubukcu 領導。這項研究在 Cubukcu 在賓夕法尼亞大學做教員時就開始了,並且在加州大學聖地牙哥分校雅各布斯工程學院後繼續開展。它顯示光和物質交互,可應用於新型納米設備。
  • 光線追蹤驚人畫質展示:遊戲秒變電影!
    光線追蹤(Ray Tracing)其實並不是什麼新鮮技術,但因為需要實時計算畫面中所有光線的發射、折射效果,對硬體要求極高,電影畫面中每一幀渲染都得幾個小時。所以現在的GPU使用的都是光柵化渲染技術,效率很高,但光影效果和真實場景差距太大,無論如何都不可能追上。
  • 藥物研發策略:GSK789, 首個BD1選擇性的BET抑制劑
    許多泛BET抑制劑已在腫瘤的炎症相關疾病中展現了顯著的療效。然而,BET抑制劑的療效、耐受性、多重藥學作用並不清楚。第二代BET抑制劑能夠選擇性地結合到BET的亞型結構域,這使得我們能夠更加清楚地了解每個亞型抑制劑在療效和毒性方面的生物作用。BD1和BD2溴域具有高度同源性,設計選擇性的BD1或BD2是藥物開發極其困難的挑戰。
  • ACS Catalysis|量子化學方法研究酶催化的立體選擇性
    例如酶反應機理在藥物的合理設計中發揮著重要的作用,在藥物的合理設計中,可以通過模仿中間體或過渡態(TSs)的結構來開發抑制劑。 酶工程技術徹底改變了生物催化領域,因此,深入了解控制特異性和選擇性的反應機制和因素對指導具有所需特性的酶工程設計很有幫助。在過去的幾十年中,研究人員陸續開發出了一系列能夠解決酶催化中各種問題的計算方法。
  • ZIOS新材料的幫助下 研究人員能更有選擇性地捕獲特定的重金屬
    伯克利實驗室的一支科學家團隊,剛剛在《自然通訊》雜誌上介紹了一項有助於處理礦山等汙染廢水中銅元素的新方法。傳統廣撒網式的過濾工藝很... 伯克利實驗室的一支科學家團隊,剛剛在《自然通訊》雜誌上介紹了一項有助於處理礦山等汙染廢水中銅元素的新方法。