新實(shí)驗(yàn)室進(jìn)化方法提高生物分子的進(jìn)化速度100倍

 現(xiàn)在大多數(shù)現(xiàn)代藥物都由有機(jī)小分子制成，但某些情況下，蛋白質(zhì)或核酸等生物大分子可能更適合用來制藥。但這種生物大分子如何快速地制造一直是一大難題，目前研究人員利用噬菌體，在實(shí)驗(yàn)室中讓生物分子的進(jìn)化速度提高了100倍。新研究有望讓制藥業(yè)使用實(shí)驗(yàn)室培育出來的蛋白質(zhì)、核酸和其他成分按需制藥。新研究提供了一種新的解決辦法。

科學(xué)家表示，雖然生物分子也會(huì)自然進(jìn)化，但整個(gè)進(jìn)化過程耗時(shí)很長，終結(jié)果也無法控制。因此，幾十年來，科學(xué)家一直使用實(shí)驗(yàn)室進(jìn)化（直接進(jìn)化）來生產(chǎn)具有特定性能的生物分子，但實(shí)驗(yàn)室進(jìn)化的速率通常為每幾天一輪，而且，在此期間，科學(xué)家或技術(shù)人員需要定期對樣本進(jìn)行操作。

而新研究出來的方法——噬菌體輔助持續(xù)進(jìn)化（PACE）通過讓生物分子的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)化和一種噬菌體的生命周期結(jié)合在一起，讓蛋白質(zhì)在每24小時(shí)內(nèi)進(jìn)化60輪。PACE的效率是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)化方法的100倍左右，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程也無需人為干預(yù)，大大節(jié)省了科學(xué)家的勞動(dòng)成本。除此之外，新方法使用的材料也很容易獲得，另外，也可通過設(shè)計(jì)，攔住某些不需要的“騙子”分子。

科學(xué)家表示，該噬菌體的生命周期僅為10分鐘，是已知噬菌體中生命周期短的。PACE系統(tǒng)使用大腸桿菌的宿主細(xì)胞作為制造噬菌體細(xì)胞的工廠，使用噬菌體的基因編碼讓生物分子繁殖，生成所需要的蛋白質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)室進(jìn)化已制造出很多具有特定性能的生物分子，但一輪變異、基因表達(dá)、篩選或選擇、復(fù)制過程一般耗時(shí)幾天甚更長時(shí)間，而且需要人為干預(yù)。既然進(jìn)化成功與否主要取決于終進(jìn)化出的輪數(shù)，因此，一種讓實(shí)驗(yàn)室進(jìn)化更快速進(jìn)行的方法能顯著增強(qiáng)其效率。