重新设计的酶可以帮助扭转脊髓损伤和中风的损害

多伦多工程大学和密歇根大学的一组研究人员重新设计和增强了一种天然酶，这种酶在促进损伤后神经组织的再生方面显示出了希望。

他们的新版本比自然界中存在的蛋白质更稳定，并可能导致新的疗法来扭转由外伤或中风引起的神经损伤。

多伦多大学工程学教授莫利·肖切特(Molly Shoichet)说：“中风是加拿大致残的主要原因，也是第三大死亡原因。”发表在《科学进展》杂志上的一项新研究的资深作者。

这种神经损伤后治愈的主要挑战之一是神经胶质瘢痕的形成。

神经胶质疤痕是由细胞和生物化学物质形成的，它们紧密地结合在受损神经周围。在短期内，这种保护性环境可以保护神经细胞免受进一步伤害，但从长远来看，它可以抑制神经修复。

大约二十年前，科学家发现一种叫做软骨素酶的天然酶(一种叫做寻常变形杆菌的细菌)可以选择性降解构成神经胶质疤痕的某些生物分子。

通过改变受损神经周围的环境，软骨素酶ABC已显示出可促进神经细胞的再生。在动物模型中，它甚至可能导致恢复某些失去的功能。

但是，由于软骨素酶ABC在研究人员想要使用的地方不是很稳定，因此进展受到了限制。

Shoichet说：“对于细菌所居住的环境而言，它足够稳定，但在体内却非常脆弱。”“它会聚集或结块，从而使其失去活性。这种现象在体温下的发生比在室温下发生的快。由于它易受化学降解和制剂中通常使用的剪切力的影响，因此软骨素酶ABC的输送也很困难。”

包括肖切特(Shoichet)在内的各种团队都在尝试各种技术来克服这种不稳定。一些人试图将酶包裹在生物相容性聚合物中或将其附着在纳米颗粒上以防止其聚集。其他人试图缓慢地和逐渐地将其注入受损的组织中，以确保在损伤部位的浓度一致。

但是，所有这些方法都不过是创可贴-并未解决不稳定的根本问题。

Shoichet和她的合作者在最新论文中尝试了一种新方法：他们改变了酶的生化结构，以创建一个更稳定的版本。

“像任何蛋白质一样，软骨素酶ABC由称为氨基酸的构件组成，” Shoichet说。“我们使用计算化学方法来预测将某些结构单元换为其他结构单元的效果，目的是在提高总体稳定性的同时保持或改善酶的活性。”