像咖啡這樣常見的東西能在治療癌症方面發揮作用嗎？德州農工大學生物科學與健康技術研究所的科學家認為情況可能確實如此。他們的研究將咖啡因與 CRISPR 結合起來，CRISPR 是一種強大的基因編輯工具，稱為定期散佈的短回文簇。探索治療癌症和糖尿病等慢性疾病的新方法這種方法依賴於一種稱為化學遺傳學的策略。這使得研究人員能夠使用特定的化學訊號來控制細胞。
周玉斌，中國科學院生物科學技術研究所轉化腫瘤研究中心主任、教授。專注於細胞、遺傳和表觀遺傳層面上的疾病研究。他發表了 180 多篇科學論文，使用了包括 CRISPR 和化學遺傳學在內的先進技術。更了解和治療複雜的疾病。
化療涉及用小外部分子控制細胞行為。這通常是藥物或食物中的化合物。這會觸發目標細胞內專門設計的開關。這與可以影響全身組織的傳統藥物不同。該方法被設計為僅在被編程為回應的細胞中起作用。
咖啡因如何刺激基因編輯？
週的最新工作建立在先前關於細胞內基因變化的發現之上。他的團隊開發了一種新的化療系統，將 CRISPR 與咖啡因配對來控制基因編輯的發生時間。
過程從提前準備細胞開始。研究人員使用了一種成熟的基因轉移技術。透過插入產生三個主要成分的基因：奈米抗體、對應的目標蛋白。當CRISPR機器進入細胞時，這些成分是自然產生的。完成此設定後，您將能夠從外部控制系統。當一個人攝取大約 20 毫克咖啡因（例如咖啡、巧克力或蘇打水中的咖啡因）時，就會導致奈米抗體與其蛋白質對應物結合在一起。這種相互作用會活化 CRISPR，在細胞內進行特定的基因編輯。
這種策略也可以像其他基因編輯方法一樣刺激 T 細胞。做不到 T 細胞充當免疫系統的記憶。它的作用是維持過去感染的秩序。以便身體在未來能夠快速做出反應。有意開啟這些細胞的能力可以為科學家提供一種新工具來控制免疫系統對某些疾病的反應。
可逆基因開關
研究人員也發現某些藥物可以逆轉這個過程。這些藥物導致配對蛋白質分離。這會阻止進一步的基因編輯。這種額外的控制對於開發安全、適應性強的化療非常重要。在臨床環境中，如果患者因治療而感到壓力或副作用，醫生可能會暫時關閉基因。當症狀改善後重新開始。這允許隨著時間的推移對基因調控進行微調。而不是讓它持續運行
「你也可以設計這些類似抗體的分子來與雷帕黴素誘導系統一起工作，因此添加另一種藥物，例如雷帕黴素，將會產生相反的效果，」週說。 「例如，如果 A 和 B 蛋白最初分離，添加咖啡因會使它們聚集在一起。另一方面，如果蛋白 A 和 B 開始在一起，添加雷帕黴素等藥物會導致它們分離。”
雷帕黴素是一種廣泛使用的免疫抑制劑。它最初被用作預防器官移植患者排斥反應的藥物。它的作用是防止白血球攻擊體內的外來物。由於雷帕黴素價格低廉且常用，因此是此新系統的有力候選者。
咖啡因與糖尿病和癌症的未來治療
當專門設計的奈米抗體對咖啡因產生反應時，研究人員稱之為「咖啡因」。週相信咖啡因最終可以幫助治療許多疾病。長遠來看，科學家也許能夠輕鬆設計出幫助糖尿病患者增加胰島素產量的細胞。透過喝一杯咖啡
該平台不僅限於胰島素。它也可以用於控制其他重要分子。這包括調節 T 細胞的分子，例如在癌症治療中。 T 細胞可以產生咖啡因。這樣醫生就可以決定免疫系統攻擊腫瘤的時間、地點和嚴重程度。
在動物研究中，研究團隊發現巧克力或可可中富含咖啡因及其代謝物，例如可可鹼。這種反應可以被刺激並使得使用 CRISPR 進行編輯成為可能。週說，這種方法是可行的。與某些現有治療方法相比，更容易管理，並且可能引起更少的副作用
基因和細胞治療的精確控制
儘管科學家先前已經探索過用小分子誘導基因編輯的方法，但該系統提供了更嚴格的控制。引入咖啡因後，研究人員將有幾個小時的有限時間或代謝咖啡因所需的時間。作為編輯基因或相關生理過程的指南，然後可以給出雷帕黴素作為停止信號。刺激蛋白質解離並終止其活性。目前很少有技術能夠提供這種程度的協調啟動和停止控制。這使得該方法對於研究和治療用途特別有前景。
「它非常模組化，」週說。 “你可以將它與 CRISPR 細胞和嵌合抗原受體 T (CAR-T) 結合起來，如果你想刺激某些治療的基因表達，例如胰島素或其他東西，這可以以非常精確控制的方式進行完全調整。”
周和同事計劃繼續進行臨床前測試。並研究咖啡因和 CRISPR 的其他醫療用途，他們的目標是更接近這個未來。熟悉的化合物有助於指導先進的精準醫學。
「令我們興奮的是重新利用一種眾所周知的藥物，甚至是咖啡因等常見食品成分，以採用全新的技巧，」週說。 「咖啡因或雷帕黴素等分子不是單獨作為治療藥物，而是可以作為複雜細胞和基因治療的精確控制信號。這是因為這些化合物已經被很好地理解。因此，這種方法為解釋開闢了一條有用的道路。我們希望有一天臨床醫生能夠利用這一簡單、熟悉的信息以安全和可逆的方式微調有效的治療。」
