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科學家開發新生物計算機 望助力癌癥治療

來源:健康一線   2017年04月06日 14:02 手機看

近日,波士頓大學合成生物學家威爾森·黃帶領的團隊提出一種方法,用基因工程方法編輯哺乳動物細胞DNA,從而進行復雜的計算,使這類細胞變成生物計算機。他們希望新的編程技術有助于癌癥治療、按需生長可以替換受損身體部位的組織等。

一直以來,科學家嘗試將細胞編輯工程從細菌擴展到哺乳動物細胞,創建可幫助檢測和治療人類疾病的DNA電路。但是,很多努力都失敗了,原因是復雜電路若正常運行,需要單個基因組件的開關穩定工作,而基因打開或關閉的最常見方法,是讓被稱為轉錄因子的蛋白質與特定基因結合并調節其表達。問題是,這些轉錄因子都有細微的不穩定表現。

此次研究人員摒棄了轉錄因子,使用剪切型酶來切換人腎細胞基因的開關。為了設計DNA電路,研究人員在常規細胞機器啟動后,插入4個額外的DNA片段,其中兩個被稱作重組酶的片段,可在與特定藥物結合時,激活并點亮能產生綠色熒光蛋白的細胞,從而成功穩定控制了DNA開關。

研究團隊稱,可以通過在不同的目標線上添加更多重組酶,創建各種電路,用來執行不同的邏輯操作。目前,該團隊已經建立了113個不同的電路,成功率高達96.5%。進一步的演示證明,他們設計的人類細胞生物學樣本系,使電路可以不同的輸入組合方式運行16種不同的邏輯。

研究人員希望用這類新興的細胞電路創造新的療法。例如,可以設計具有免疫活性的T細胞,檢測出癌細胞產生的生物標記物;或者嘗試設計干細胞,在不同信號提示時,發展成特定的細胞類型,按需生成人類病患所需的身體組織,如產生胰島素的β細胞或生成軟骨的軟骨細胞等。

雖然科學家已經能在基因組水平對DNA進行操作,設計病毒、再造器官似乎也并非難事,但功能層面上,仍限于重現細胞固有功能和輕度改造。

陜ICP備16016359號-1

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