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德克萨斯农工大学健康科学中心的研究人员正在将咖啡因与CRISPR（一种称为成簇规律间隔短回文重复序列的强大基因编辑技术）配对，通过一种称为化学遗传学的方法开发治疗长期疾病（如癌症和糖尿病）的新方法。Zhou教授的最新工作通过引入一个将CRISPR活性与咖啡因联系起来的化学遗传学系统，扩展了已知的基因“开关”知识。这个过程从提前准备细胞开始。使用已建立的基因转移技术，科学家递送编码纳米抗体、其匹配的靶蛋白和CRISPR机制的基因，使细胞能够自己产生所有必要的组件。一旦这个框架建立，系统就可以从体外控制。当一个人后来摄入20毫克剂量的咖啡因（例如来自咖啡、巧克力或苏打水）时，它促使纳米抗体和靶蛋白结合，从而激活细胞内基于CRISPR的基因修饰。这种方法还使得激活T细胞成为可能，这是其他基因编辑策略难以实现的能力。研究人员还发现，某些药物可以通过导致配对的蛋白质分离来关闭系统，这通过使过程可逆增加了一个重要的安全特性。在医疗环境中，如果患者需要从治疗相关的压力或副作用中缓解，这可能允许临床医生暂停基因编辑活动，然后再重新启动。该系统可以根据患者的需求随时间调整，而不是让基因控制永久保持活性。当工程化的纳米抗体蛋白可以被咖啡因开启时，它被称为“caffebody”。通过利用这些caffebody的力量，科学家可能有朝一日能够治疗一系列疾病。从长远来看，有可能设计细胞，让糖尿病患者只需喝一杯咖啡就能促进胰岛素产生。在动物模型实验室研究中，研究团队发现咖啡因及其代谢物可以触发反应并允许CRISPR编辑。这种治疗形式是可及的、更易控制且副作用更少。虽然以前观察到过类似的激活技术，但这种方法允许更多控制来打开和关闭回路。当引入咖啡因时，团队有几个小时（或咖啡因的代谢时间）来控制涉及的生理过程或基因编辑。然后，可以给予雷帕霉素作为停止信号，驱动蛋白质解离并终止该过程。很少有现有方法提供这种协调的启动和停止控制水平，使该方法特别精确，非常适合研究和治疗应用。研究人员希望将这项工作推进到进一步的临床前研究，并探索更多利用caffebody和CRISPR治疗各种疾病的方法。

参考文献

Wang, T., Zhou, Y. et al. (2025). Reprogramming chemically induced dimerization systems with genetically encoded nanobodies. Chemical Science. DOI: 10.1039/D5SC05703E

该研究开发了一种基于化学遗传学的可逆蛋白质二聚化系统，利用基因编码的纳米抗体（caffebody）特异性识别咖啡因等小分子，实现对CRISPR基因编辑、T细胞信号转导等细胞功能的时空特异性调控。该系统具有高可逆性、低背景活性和良好的可调性，为精准细胞治疗提供了新工具。研究团队来自德克萨斯农工大学健康科学中心等机构。