医学有“金发姑娘”的问题。许多疗法只有在恰当的时间和非常精确的剂量下才能安全有效 - 如果过早或过晚，过量或过少，药物可能无效或甚至有害。但在许多情况下，医生无法知道何时或多少需要分配。

现在，由加州大学旧金山分校的Hana El-Samad博士和华盛顿大学的David Baker博士领导的一个生物工程师团队已经为这个问题设计了一个非凡的解决方案 - “智能”细胞就像微小的自主机器人一样未来，可用于检测损害和疾病，并在恰当的时间和恰当的数量提供帮助。

令人惊讶的是，这可以在没有任何直接人工干预的情况下实现，这要归功于它在计算机上设计并在实验室中合成的第一种人工蛋白质，可用于在活细胞内构建全新的生物电路。这些电路将普通细胞转化为具有显着能力的智能细胞。

这种新的蛋白质，正式称为锁定正交笼式关键蛋白，或LOCKR，在7月24日发表在Nature杂志上的一篇论文中有所描述。它不同于任何生物学家 - 或自然本身 - 曾经设计过的。

“尽管生物技术库中的许多工具都采用天然存在的分子，这些分子可以在实验室中重新利用，但LOCKR在自然界中没有对应物，”加州大学旧金山分校生物化学和生物物理学家郭教授，以及联合高级作者El-Samad说。新的研究。“LOCKR是一种生物技术，是人类从头到尾构思和构建的。这为蛋白质与细胞的其他组分相互作用的方式提供了前所未有的控制水平，并使我们能够开始解决生物学中尚未解决的 - 以前无法解决的 - 问题，对医学和工业具有重要意义。“

在其结构中， LOCKR类似于一个桶，当打开时，它显示出一个分子臂，可以设计用于控制几乎任何细胞过程。在第一个在这两篇新论文中，研究人员描述了能够指导细胞内分子交通，降解特定蛋白质并启动细胞自毁过程的​​武器。

但是有一个问题 - 字面意思。LOCKR的手臂保持隐藏，直到枪管打开。正如蛋白质的名字所暗示的那样，桶子一直保持关闭，直到它遇到一个分子“关键” - 一种由科学家设计的蛋白质，完全适合桶的“锁” - 打开它。在没有钥匙的情况下，LOCKR实际上已关闭，并且钥匙将其打开。

LOCKR“开启”或“关闭”时控制的能力意味着它的行为很像电动开关。尽管开关看似简单，但即使是原始的，高度微型化的开关也是所有现代电子产品的基本构建模块，包括为计算机，iPhone和其他智能设备供电的复杂集成电路。利用类似开关的LOCKR蛋白质，科学家们最终可以在细胞内构建这种电路的生物等价物。

“就像集成电路使计算机芯片行业大爆炸一样，这些多功能和动态生物开关可以很快解锁对活细胞行为的精确控制，最终实现我们的健康，”El-Samad说道，他也是Chan Zuckerberg Biohub调查员。