生物工程师们创建了一份详细的指南，以理解导致气泡囊形成的蛋白质相互作用，这种气泡囊是自然存在的微小气泡，在医学领域具有有前景的应用。
在浮力设备方面，浮筒并不是特别先进。然而，某些微生物利用的充满空气的微小气泡在寻找阳光的过程中却相当出色。
这些微小的气泡，被称为气泡囊（GVs），只有微米大小，然而它们在医学成像、传感器、细胞操控和追踪等多种医学应用中具有重大潜力。然而，挑战在于科学家们尚未发现如何在实验室环境中创造出有效类型的气泡囊。
来自莱斯大学的研究人员开发了一本指南，解释了一组蛋白质之间的相互作用，这些蛋白质有助于形成包围这些气泡的薄壳。通过揭示气泡囊形成过程中的一些复杂分子机制，生物工程师乔治·卢及其在合成大分子组装实验室的团队正向基于这些自然结构的新诊断和治疗的开发迈进。
“气泡囊基本上是微小的空气泡，并可以与超声波结合，用于可视化我们体内的东西，例如肿瘤或特定器官。”莱斯大学的博士后研究员、已发表在《EMBO期刊》的研究的首席作者曼努埃尔·伊布格尔解释道。“然而，气泡囊不能在实验室合成或大规模生产，因此我们不能从零开始创造它们。”
气泡囊系列包括一些已知的最小气泡，可以持续数月。它们能够在长时间内保持稳定的能力主要归功于它们独特的蛋白质外壳，这种外壳允许水和气体分子通过，而内部对水的抵抗极高。这种特性使气泡囊即使在水下也能保持气体。与需要外部气体的人造纳米气泡不同，气泡囊则是从周围液体中提取气体。
水生光合细菌利用气泡囊在阳光附近保持浮力，具备特定基因，编码形成这种特殊外壳的蛋白质。然而，尽管研究人员已经知道这些微小气泡的外观及其聚集的趋势，但他们尚未解码负责组装这些结构的蛋白质相互作用。在了解这些蛋白质组分如何协同工作之前，创造实验室工程的气泡囊以用于医疗保健的努力必须暂停。
为了解决这个问题，研究人员专注于一组他们认为对组装过程至关重要的11种蛋白质，并开发了一种观察每种蛋白质如何在活体宿主细胞内相互作用的方法。
“我们需要谨慎并不断验证我们的细胞仍在产生气泡囊。”伊布格尔表示。“一个重要的收获是，某些气泡囊蛋白质可以相对容易地被改变。”
这种理解使团队能够在实验过程中添加或去除某些气泡囊蛋白质，帮助他们发现某些蛋白质之间的相互作用需要其他蛋白质的额外支持才能正常展开。他们还监控了这些单独相互作用在气泡囊组装过程中的变化。
“通过众多变换和测试，我们开发了一幅全面的地图，展示了这些不同的蛋白质如何在细胞内部相互作用以产生气泡囊。”伊布格尔指出。“我们的实验表明，这幅气泡囊相互作用的路线图相当复杂，含有众多相互关联的元素。一些气泡囊蛋白质形成特定功能的小子网络，一些则需要与组装系统的多个成分相互作用，而有些随时间变化其相互作用。”
“我们相信，气泡囊对创新、快速和舒适的超声波基础的诊断或治疗选项有重大潜力，”莱斯大学生物工程助理教授、德克萨斯州癌症预防研究所（CPRIT）学者的卢说。“我们的发现还可能帮助研究人员创造出使现有治疗更加精准、便捷和有效的气泡囊。”
