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Nature子刊:人工抗癌分子可在数分钟内组装完成

摘要 : 英国科学家日前开发出一种简单、通用的制造人工抗癌分子的方法,由此制造出的抗癌分子能够模仿人体天然的防御机制,对抗癌细胞和感染,并能通过自组装的形式在数分钟内实现合成。实验显示,这种分子能够有效对抗结肠癌细胞。相关论文发表在《自然·化学》杂志上。

 Nature子刊:人工抗癌分子可在数分钟内组装完成

英国科学家日前开发出一种简单、通用的制造人工抗癌分子的方法,由此制造出的抗癌分子能够模仿人体天然的防御机制,对抗癌细胞和感染,并能通过自组装的形式在数分钟内实现合成。实验显示,这种分子能够有效对抗结肠癌细胞。相关论文发表在《自然·化学》杂志上。

领导这项研究的英国华威大学化学教授彼得·斯科特说,他们合成的这种抗癌分子名为triplexes,是一种与人体中天然产生的、能够对抗癌症与感染的肽结构极为类似的分子。这种人工肽与天然肽具有相似的3D螺旋结构。

此前人工肽的合成较为困难,大规模生产成本极高,而新方法可以在不需要昂贵设备的情况下,在几分钟内合成。这种精巧的化学自组装形式,能够生产出既实用又稳定的分子。

斯科特说:“新研究所设计的化学反应就如同将一堆散乱的乐高积木扔进一个布袋,只需摇一摇,它们就能神奇地自己组装成一个星球大战死星模型。”斯科特介绍说,制备这种分子需要将一种氨基醇衍生物和甲基吡啶与氯化铁的溶剂混合,之后这些物质会发生化学反应,形成牢固的键合,几分钟后就能自组装形成他们所希望得到的分子。化学物质本身会自行按照实现设定程序进行反应,一旦除去溶剂之后,就只剩下晶体形态的人工肽。

研究人员称,该方法不需要复杂的分离提纯操作,也不会像乐高模型一样留有神秘的插槽。在实际应用中,其化学性质相当稳定。而更绝妙的是,整个过程完全是自动进行的,人们只需将几种原料按照预定的比例和程序混合在一起即可。

斯科特说:“实际上,自组装是自然界中常用的一种物质合成方法,常见的天然蛋白质这种非对称的复杂分子就是由自组装而来。但要让它们按照人类的意愿进行组装,合成我们需要的分子,还是一个巨大的挑战。这是一项非同寻常且很有前途的研究。”

虽然用这种方法制成的人工肽已被实验证明对结肠癌具有疗效,但在用于临床试验前,研究人员还需要开展进一步研究以确定其安全性。

原文摘要:

Asymmetric triplex metallohelices with high and selective activity against cancer cells

Alan D. Faulkner, Rebecca A. Kaner, Qasem M. A. Abdallah, Guy Clarkson, David J. Fox,Pratik Gurnani, Suzanne E. Howson, Roger M. Phillips, David I. Roper, Daniel H. Simpson &Peter Scott

Small cationic amphiphilic α-helical peptides are emerging as agents for the treatment of cancer and infection, but they are costly and display unfavourable pharmacokinetics. Helical coordination complexes may offer a three-dimensional scaffold for the synthesis of mimetic architectures. However, the high symmetry and modest functionality of current systems offer little scope to tailor the structure to interact with specific biomolecular targets, or to create libraries for phenotypic screens. Here, we report the highly stereoselective asymmetric self-assembly of very stable, functionalized metallohelices. Their anti-parallel head-to-head-to-tail ‘triplex’ strand arrangement creates an amphipathic functional topology akin to that of the active sub-units of, for example, host-defence peptides and ​p53. The metallohelices display high, structure-dependent toxicity to the human colon carcinoma cell-line HCT116 ​p53++, causing dramatic changes in the cell cycle without DNA damage. They have lower toxicity to human breast adenocarcinoma cells (MDA-MB-468) and, most remarkably, they show no significant toxicity to the bacteria methicillin-resistantStaphylococcus aureus and Escherichia coli.

来源: 科技日报 浏览次数:27

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