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哺乳动物细胞 “变身” 生物计算机

来源:科技日报 2017-03-29 16:30



《科学》杂志 28 日报道,波士顿大学合成生物学家威尔森 · 黄带领的团队提出一种方法,用基因工程方法编辑哺乳动物细胞 DNA,从而进行复杂的计算,使这类细胞变成生物计算机。他们希望新的编程技术有助于癌症治疗、按需生长可以替换受损身体部位的组织等。

科学家尝试将细胞编辑工程从细菌扩展到哺乳动物细胞,创建可帮助检测和治疗人类疾病的 DNA 电路。但是,很多这类努力失败了,原因是复杂电路若正常运行,需要单个基因组件的开关稳定工作,而基因打开或关闭的最常见方法,是让被称为转录因子的蛋白质与特定基因结合并调节其表达。问题是,这些转录因子都有细微的不稳定表现。

黄的团队摒弃了转录因子,使用剪切型酶来切换人肾细胞基因的开关。为了设计 DNA 电路,黄的团队在常规细胞机器启动后,插入 4 个额外的 DNA 片段,其中两个被称作重组酶的片段,可在与特定药物结合时,激活并点亮能产生绿色荧光蛋白的细胞,从而成功稳定控制了 DNA 开关。

在《自然 · 生物技术》发表的报告中,黄的团队报告称,可以通过在不同的目标线上添加更多重组酶,创建各种电路,用来执行不同的逻辑操作。目前,该团队已经建立了 113 个不同的电路,成功率高达 96.5%。进一步的演示证明,他们设计的人类细胞生物学样本系,使电路可以不同的输入组合方式运行 16 种不同的逻辑。

合成生物学家希望用这类新兴的细胞电路创造新的疗法。例如,可以设计具有免疫活性的 T 细胞,检测出癌细胞产生的生物标记物;或者尝试设计干细胞,在不同信号提示时,发展成特定的细胞类型,按需生成人类病患所需的身体组织,如产生胰岛素的β细胞或生成软骨的软骨细胞等。(生物谷 Bioon.com)
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