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      如何破解細胞 新平臺可以更容易地對活細胞進行編程
      
			
      
				2018-12-29 11:08:52
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      人體由數(shù)萬億個細胞組成，微觀計算機根據(jù)彼此接收的信號及其環(huán)境執(zhí)行復雜的行為。合成生物學家設計活細胞，通過將基因轉(zhuǎn)換為可編程電路來控制它們的行為。由自然生物技術(shù)的助理教授Wilson Wong(BME)發(fā)表的一項新研究概述了一種新的簡化平臺，可以更快，更有效地將哺乳動物細胞作為遺傳環(huán)路，甚至是復雜的細胞進行定位和編程。
      

      如何破解細胞 新平臺可以更容易地對活細胞進行編程
      

      “ 合成生物學家試圖解決的問題是我們?nèi)绾巫尲毎龀鰶Q策，并試圖設計一種策略來做出我們想要的決定，”Wong說。“通過這些電路，我們采用了完全不同的設計方法，并為研究人員創(chuàng)建了一個框架，用于針對特定細胞類型并使其進行不同類型的計算，這對于開發(fā)組織工程，干細胞研究和診斷的新方法非常有用。應用程序，僅舉幾例。“
      

      從歷史上看，工程遺傳電路的靈感來自于電子學中的電路設計，遵循類似的方法，使用轉(zhuǎn)錄因子，即誘導DNA轉(zhuǎn)化為RNA的蛋白質(zhì)，這很難處理，因為很難預測一條全新的遺傳密碼鏈。哺乳動物細胞特別難以使用，因為它們是一個更加多變的環(huán)境并且表現(xiàn)出高度復雜的行為，使得電子設計方法在最佳情況下最耗時并且在最壞情況下不可靠。
      

      Wong的方法使用DNA重組酶，即切割和粘貼DNA序列片段的酶，允許更有針對性地操縱細胞及其行為。結(jié)果是一個名為“BLADE”或“通過DNA切除的布爾邏輯和算術(shù)”的平臺，指的是細胞被編程的計算機語言以及它們可以編程執(zhí)行的計算。BLADE將允許研究人員在一個簡化的設備中使用不同的信號或輸入來控制它們所針對的細胞的輸出或行為。
      

      “我們的想法是建立一個簡單而靈活的系統(tǒng)，可以在現(xiàn)場定制，使用一個簡單的設計獲得任何預期的結(jié)果，而不必每次都重建和重新設計，”研究生Benjamin Weinberg說。在Wong的實驗室和論文的第一作者。“基本上，使用BLADE，你可以在哺乳動物細胞中實現(xiàn)你想要的任何計算組合。對于這篇特別的論文，我們可能沒有構(gòu)建你需要的特定行為，但是我們想說明使用BLADE，你應該能夠構(gòu)建你需要的電路來實現(xiàn)你正在尋找的行為。“
      

      發(fā)表在Nature Biotechnology上的論文概述了使用BLADE平臺成功構(gòu)建的100多個電路示例。溫伯格指出，研究人員故意構(gòu)建具有復雜功能的復雜電路，以說明使用其設計的可能性，包括一些編程人類細胞添加或減去數(shù)字的可能性。他將設計計劃上傳到開源在線存儲庫，以便其他研究人員可以立即開始下載工具以便在他們的項目中使用。Weinberg將繼續(xù)改進技術(shù)并將其整合到軟件程序中，以使其更易于使用，而Wong計劃使用該平臺來探索醫(yī)療診斷應用程序。
      

      “在BLADE之前，這些電路中的任何一個都需要花費數(shù)年才能構(gòu)建并實現(xiàn)功能，然后你必須使用反復試驗才能使其按照你想要的方式工作，”Wong說。“我從事合成生物學研究已有15年了，我從來沒有見過如此復雜的電路在第一次嘗試時就像這個平臺一樣。我們很高興能把它拿出來讓人們可以開始使用它，我們'很高興看到他們想出了什么。“
      
			

			
        
      
			
      
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