新型合成生物学技术可以在疾病治疗方面取得突破

合成生物学为医学的未来提供了一个愿景，在那里可以重新设计细胞以对抗癌症和糖尿病等疾病。为此，科学家们利用病毒感染并将新属性转移到细胞，使它们以某种方式表现。但是，没有一种可靠的方法可以确保所有细胞以相同的方式运行，即使它们没有被均匀感染 - 直到现在。

在上周发表在“自然生物技术”杂志上的一篇论文中，东北大学的杰出教授爱德华多·桑塔格及其同事描述了他们开发的一种新型合成生物学技术，使研究人员能够比以往更好地控制这一过程。

“这使我们更接近使用合成生物学和基因工程设计可靠，强大的干预措施的目标，”Sontag说，他在电气和计算机工程系和生物工程系担任联合任命。他与麻省理工学院合成生物学中心的Christopher Voigt和Thomas Segall-Shapiro共同撰写了这篇论文。

科学家们对利用合成生物学开发各种疾病的治疗方法感兴趣。例如，1型糖尿病是由自身免疫性疾病引起的，其中身体错误地破坏产生胰岛素的β细胞。如果我们能够设计细胞来跟踪自己并分裂以产生更多的细胞，当他们感觉到人口正在减少时，该怎么办?

这是一个理论上的例子，桑塔格说，但它说明了合成生物学的潜在力量。在实现这些干预措施之前，科学家必须掌握它们插入细胞的控制电路。

“它就像一个恒温器，”桑塔格说。“如果房间太热，它可能会打开空调。如果它太冷，它可能会打开加热。有一个反馈机制调节温度。同样，你建立电路试图调节细胞中的东西。“

为了将控制电路插入细胞，科学家们将病毒用作载体。问题是细胞以高度可变的方式被感染，使得它们产生的基因表达非常难以预测。

“如果你种植种子而你不想在一个地方种植太多植物，那么你希望一切都能均匀分布，”桑塔格说。这正是他的新方法所允许的。当病毒被插入细胞时，细胞内的基因可以相互衡量并自我调节，因此产生的行为是相同的，就像感染扩散得更均匀一样。

波士顿大学的生物医学工程研究员Wilson Wong表示，这项工作代表了合成生物学的重大发展，他没有参与这项研究。Wong专注于细胞免疫疗法 - 使用身体自身的免疫系统来靶向和对抗疾病。“无论拷贝数变异如何，它都能实现对基因表达的特殊控制，”Wong解释说，指的是细胞中感染的分布。“这种控制水平非常显着。我期待在人类T细胞中尝试这种类型的设计。”

事实上，桑塔格目前的研究重点是T细胞和肿瘤之间的相互作用，其中已知相同的控制电路起着重要作用。

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