学生通过遗传工程改造大肠杆菌进行皮肤病治疗

角蛋白是一种天然存在的蛋白质，它将皮肤细胞彼此固定，并在形成表皮中起着至关重要的作用。但有时可能会有太多好事。皮肤中过量角蛋白的累积可导致毛发角化病，一种以小肿块和红肿为特征的良性病症，以及触发粗糙，鳞片状斑块并可发展成皮肤癌的光化性角化病。治疗这两种疾病，从硫磺肥到酸洗，再到手术，都是令人不愉快的，侵入性的，并且对许多患者来说是无效的。

根据哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院的一组学生的说法，更好的治疗方法可能源于不太可能的大肠杆菌来源。这些学生是学校国际基因工程机械(iGEM)团队的成员，他们通过基因工程细菌分泌酶，这些酶可以针对皮肤中角蛋白的累积。

“目前大多数针对角化病和光化性角化病的治疗方法包括切断病情，冷冻或用酸烧掉它们，它们对人体都有很大的侵袭作用。我们已经提出了一种治疗自然的方法。痛苦，“21岁的Aaron Hodges，生物医学工程集中器。“我们希望开发一种对患者更舒适的治疗方法。”

该团队由化学和生物工程副教授Neel Joshi建议，使用了一种来自真菌的基因，这些基因可以编码分解角蛋白所需的三种不同的酶。他们将真菌基因整合到质粒中 - 一条DNA的短链 - 它们被插入到大肠杆菌中，这些细菌经过工程改造，通过其外部双膜分泌酶。

他们将细菌悬浮在藻酸盐凝胶中，调整溶液中营养素和催化剂的含量，使细菌随时间分泌出适量的酶。他们的目标是使用这种凝胶为患者制作局部贴剂。

生物工程浓缩器生物工程学院的生物工程专家纳森•夏普(Nathan Sharp)表示，“随着时间的推移，贴上一种能够分泌治疗药物的补丁，与酸性摩擦或其他必须每天多次使用的治疗方法相比具有重大优势。” “减少患者实际使用补救措施的次数已被证明可以提高患者的依从性。”

开发理想的藻酸盐凝胶成分是学生面临的一项重大挑战。另一种来自分子克隆过程，称为Gibson组装。

“一般来说，克隆只是一个非常挑剔的过程，所以这是一个很多的试验和错误，当你在一个时间期限内工作时，这不是最好的系统，”夏普说。“有时它不起作用，你不太清楚为什么。你可以做出有根据的猜测并尝试纠正它，但这有时是你能做到的最好的。”

耐心和协作帮助团队度过了这些挑战，现代科学集中的AB '20的Tajrean Rahman说道。当他们今年夏天开始研究该项目时，团队成员几乎没有湿实验室经验，但他们共同努力开发关键技能。

在实验室漫长的白天和黑夜中，团队的动力是他们与社区的联系。他们采访了一些患有皮肤病的患者和经常治疗这些疾病的医生。

拉赫曼说：“我非常感谢能够与受这些疾病影响的人们进行接触和交谈。” “很多人说我们的治疗方法会对他们的生活方式产生积极的影响，对他们来说非常有意义，所以这对我们的成功是一个非常有益的衡量标准。”

虽然患者准备好的局部贴片可能还需要很多年，但拉赫曼对该团队的概念证明感到自豪。

他们的工作也可以应用于其他领域。例如，农业废弃物中的猪鬃和羽毛通常含有必须分解的过量角蛋白，夏普说。

“我们正在揭示一个应该进行更多研究的研究领域，因为有很多潜在的应用，”霍奇斯说。“随着对这一特定领域的更多研究，这些治疗方法可以真正帮助人们。”