在医学与生物技术领域，开发具有新功能或改良功能的蛋白质至关重要，但现有方法往往耗时且费力。斯克里普斯研究所科学家开发出名为T7-ORACLE的合成生物学平台，使蛋白质进化速度达到自然进化的千倍级。该成果于2025年8月7日发表在《科学》杂志，标志着癌症、神经退行性疾病等治疗性蛋白质工程的重大突破。
"这相当于给进化过程安装了快进键。现在可以在细胞内持续精准地进化蛋白质，且不会损伤基因组或需要繁琐操作。" 斯克里普斯研究所所长兼首席执行官Pete Schultz指出。
定向进化技术通过多轮DNA操作和功能筛选改良蛋白质，但传统方法每轮需耗时一周以上。连续进化系统虽能在细胞分裂时同步实现突变与筛选（大肠杆菌约20分钟一代），但现有技术受限于低突变率或技术复杂性。
T7-ORACLE系统通过改造大肠杆菌构建了独立的T7噬菌体DNA复制体系，其正交特性（独立于宿主机制）使其兼具高突变率（达自然突变率的10^5倍）与实验操作便利性。该系统将工程化的易错T7 DNA聚合酶靶向质粒DNA，避免干扰宿主基因组。
实验验证中，研究人员将TEM-1 β-内酰胺酶基因导入系统，经7天抗生素压力筛选，其抗性水平提升至原始菌株的5000倍。Christian Diercks副教授强调："令人惊讶的是，进化产生的突变与临床耐药突变高度吻合，甚至出现了更优的新型突变组合。"
该系统具有广泛适用性：
- 跨物种基因适配：可导入人类、病毒等来源基因
- 治疗领域拓展：包括癌症靶向抗体、神经退行性疾病蛋白酶设计
- 技术普适性：无需特殊设备，与常规大肠杆菌实验体系兼容
研究团队正在推进人类源性治疗酶的进化研究，并开发靶向癌症相关蛋白序列的蛋白酶。Schultz总结道："T7-ORACLE融合了理性设计与连续进化的双重优势，使功能分子发现效率革命性提升。"
该技术为合成生物学开辟了新路径：
- 解耦生物过程与宿主调控（如DNA复制、RNA转录）
- 未来可能实现非天然核酸（具有新颖化学特性DNA/RNA类似物）的复制系统
- 加速人工基因组学研究应用
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