2020年5月29日Science报道，美国麻省理工学院科学家设计出一种蛋白质合成机，极大缩短蛋白质合成所需时间，提升药物研发速度。该自动合成机可在数小时内将数百个氨基酸串联起来，形成具有生理功能的蛋白质，还可以添加非天然氨基酸来设计具有独特性能的人工蛋白质。
蛋白质药物可用于治疗糖尿病、癌症和关节炎等疾病。传统蛋白质药物生产需要对微生物或其他细胞进行基因改造以产生所需的蛋白质，这是一个非常耗时的过程。诺贝尔化学奖获得者Bruce Merrifield于1960年代首次提出利用化学方法将氨基酸串联形成蛋白质的方法，但是当时的方法在肽链添加一个氨基酸需要约一小时的化学反应。
此次，MIT研究者利用流化学技术，发明了一种蛋白质快速合成机器，该机器使用机械泵和阀门将化学品混合，并利用加热反应器加速每个反应步骤。该机器合成一个肽键平均需要2.5分钟， 25个氨基酸以内的肽链可以在不到一个小时内完成组装，平均每个反应的成功率在95％到98％之间。为了合成更长的蛋白质，研究者尝试不同反应条件，终于把准确率提高到99％以上。在此基础上，研究人员成功合成了包含164个氨基酸的SortaseA、86个氨基酸的胰岛素前体、具有129个氨基酸的溶菌酶以及一些其他蛋白质。研究人员测试合成蛋白的生物学功能，发现它们与生物学表达的变体具有相似的生理活性。此外，这项新技术还允许在蛋白质中掺入天然20种氨基酸以外的氨基酸，极大扩展了可产生的潜在蛋白质药物的结构和功能。研究人员将进一步改进该技术，使其能够组装长达300个氨基酸的蛋白质链。他们还致力于使整个制造过程自动化，在合成蛋白质后无需人工干预即可自动切割、纯化和折叠。
该研究成果拓展了蛋白质药物化学合成的新途径，作为生物制药行业的现有技术的重要补充，为迅速发现基于肽和蛋白质的生物制药提供了更多机会。
吴晓燕 编译自https://phys.org/news/2020-05-technology-enables-fast-protein-synthesis.html
原文链接：https://science.sciencemag.org/content/368/6494/980
原文标题：Synthesis of proteins by automated flow chemistry
