加州大学欧文分校的研究团队成功开发了一种高效酶，能够生成一种称为三脱氧核酸（TNA）的合成遗传材料。这种新能力创造了TNA，比DNA更稳定，增强了对抗癌症、自身免疫疾病、新陈代谢紊乱和感染的创新治疗策略的探索。
在最近发表在Nature Catalysis上的一项研究中，解释了该团队如何设计一种名为10-92的酶，使得TNA的快速而准确合成成为可能，解决了早期酶开发过程中面临的重大障碍。借助这一进展，该团队逐渐接近天然DNA合成的效率，为未来基于TNA的药物铺平了道路。
DNA聚合酶是至关重要的酶，通过准确复制DNA来复制生物体的遗传物质。这些酶在生物技术和医疗保健中至关重要，其在通过病原体检测和开发mRNA疫苗以治疗COVID-19中的重要作用得到了强调。
“这一突破标志着合成生物学的重要进展，并通过大大降低自然酶系统与合成酶系统之间的性能差异，为新的医疗应用创造了激动人心的机会，”首席研究员、加州大学欧文分校药物科学教授约翰·查普特说。“与DNA相比，TNA的更高稳定性使其能够用于更广泛的治疗，而新开发的10-92 TNA聚合酶将帮助我们实现这一潜力。”
研究人员利用一种叫做同源重组的方法生产了10-92 TNA聚合酶，该方法重新排列了来自相似类型古细菌的聚合酶片段。在多轮进化后，团队分离出了具有逐步提高活性的聚合酶变体，最终开发出一种在天然酶的范围内运行的聚合酶。
“未来的药物可能与当前使用的药物有显著差异，”查普特评论道。“考虑到TNA对酶和化学降解的抗性，它作为开发新疗法的优秀候选人脱颖而出，例如治疗性适体，这是一类与目标分子高精度结合的有前景的药物。创造酶以使这些创新方法得以实现，可能克服抗体的一些局限性，例如增强组织渗透性，从而积极影响人类健康。”
来自加州大学欧文分校的其他团队成员包括研究生维多利亚·A·马奥拉、埃里克·J·依克和穆罕默德·哈贾尔；项目科学家尼古拉斯·秦；以及本科生乔伊·J·李、卡尔文·K·阮、珍妮·V·梅迪纳、赖利·N·基哈诺、曼努埃尔·J·霍尔金和凯瑟琳·L·霍，所有人均来自药物科学系。
本研究得到了国家科学基金会的资助，资助编号为MCB1946312。约翰·查普特、维多利亚·马奥拉和埃里克·依克，以及加州大学欧文分校，已提交了一项关于10-92 TNA聚合酶的组成和功能的专利申请（PCT/US24/1159）。其他作者未声明任何竞争利益。
