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        活細(xì)胞定制電路
        
			
        
				2019-03-20 09:27:30
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			  來(lái)源：
			
        
		
        
				
		
        
			
        加州理工學(xué)院的一個(gè)研究小組開(kāi)發(fā)了一種蛋白質(zhì)生物工具包，可以用不同的方式組裝在一起，如樂(lè)高積木，用于編程細(xì)胞中的新行為。作為一個(gè)概念驗(yàn)證，他們?cè)O(shè)計(jì)并構(gòu)建了一個(gè)可以添加到實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中生長(zhǎng)的人體細(xì)胞的電路，檢測(cè)細(xì)胞中是否激活了致癌基因，如果是這樣，導(dǎo)致細(xì)胞自我 - 破壞。
        

        活細(xì)胞定制電路
        

        這項(xiàng)研究是在生物學(xué)和生物工程學(xué)教授Michael Elowitz以及Howard Hughes醫(yī)學(xué)研究所的研究人員的實(shí)驗(yàn)室完成的。一篇描述這項(xiàng)工作的論文刊登在9月21日出版的“科學(xué)”雜志上。
        

        合成生物學(xué)是研究如何設(shè)計(jì)細(xì)胞以賦予它們新的功能，從簡(jiǎn)單的任務(wù)，如定期眨眼和更復(fù)雜的程序，如檢測(cè)和響應(yīng)疾病狀態(tài)。通常，這是通過(guò)編輯細(xì)胞的基因組來(lái)完成的，產(chǎn)生永久性修飾，當(dāng)細(xì)胞復(fù)制時(shí)它會(huì)傳遞下去。根據(jù)Elowitz的說(shuō)法，合成生物學(xué)的一個(gè)主要目標(biāo)是將這種范式轉(zhuǎn)向較少遺傳永久性的解決方案。就像使用可移動(dòng)膠帶而不是超級(jí)膠水一樣，目的是開(kāi)發(fā)治療性“電路”“這可以實(shí)施，執(zhí)行功能，然后一旦服務(wù)目的就消失了。理想情況下，這些將是高度針對(duì)性的;不是不加選擇地影響所有細(xì)胞，治療電路可以檢測(cè)細(xì)胞水平何時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題并相應(yīng)地修復(fù)它。
        

        現(xiàn)在，由博士后研究員高曉靜和研究生Lucy Chong領(lǐng)導(dǎo)，加州理工學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)出一套蛋白質(zhì)構(gòu)建模塊，可以將各種組合方式組合在一起，生成能夠感知環(huán)境并采取相應(yīng)行動(dòng)的電路。以同樣的方式將電子晶體管連接在一起以創(chuàng)建各種電路，生成從定時(shí)器到計(jì)算機(jī)的各種設(shè)備，該工具包的組件可以以不同的方式組合以產(chǎn)生從邏輯計(jì)算到信號(hào)的各種功能。處理，最終創(chuàng)建診斷和響應(yīng)特定細(xì)胞條件的系統(tǒng)。
        

        作為這種電路未來(lái)潛力的證明，該團(tuán)隊(duì)制作了一個(gè)可以在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中檢測(cè)細(xì)胞是否攜帶癌基因的細(xì)胞，如果是，則將其破壞。對(duì)于“正常”電池，該電路將是無(wú)害的。
        

        “生物醫(yī)學(xué)面臨的最大挑戰(zhàn)之一就是特異性：你如何制造一種僅影響特定細(xì)胞類(lèi)型的治療藥物呢?那么，你如何以非常特殊的方式修改細(xì)胞?”Elowitz說(shuō)。“這些任務(wù)對(duì)于藥物來(lái)說(shuō)是具有挑戰(zhàn)性的，但是生物循環(huán)可以對(duì)它們有所幫助。蛋白質(zhì)回路可以被編程為感知許多類(lèi)型的信息，處理它們，并以不同的方式作出反應(yīng)。事實(shí)上，我們的細(xì)胞通常工作的原因與它們一樣好。我們的天然生物電路具有令人難以置信的強(qiáng)大功能。“
        

        “這項(xiàng)工作僅僅是原理的證明，我們尚未在動(dòng)物身上證明這些功能，”高說(shuō)。“然而，這個(gè)框架可以幫助我們過(guò)渡到使用可編程的，基于細(xì)胞的療法作為藥物。”
        

        “在蛋白質(zhì)工程方面已經(jīng)做了很多工作，但這是我們第一次設(shè)計(jì)出以相似的方式調(diào)節(jié)或相互作用的蛋白質(zhì)，這使得它們可以組合成有用的構(gòu)建模塊，”Chong說(shuō)。 。
        

        該論文的標(biāo)題是“活細(xì)胞中的可編程蛋白質(zhì)回路”。
        
			

			
          
        
			
        
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