哺乳動物細胞“變身”生物計算機

　　《科學》雜志28日報道，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。

　　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，很多這類努力失敗了，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。

　　黃的團隊摒棄了轉錄因子，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，黃的團隊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。

　　在《自然·生物技術》發表的報告中，黃的團隊報告稱，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。

　　合成生物學家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。

　　總編輯圈點

　　合成生物學的基本理念是，生物是一臺機器，遺傳物質就是控制機器運轉的程序，所有生物大分子都是可標準化的零件。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。然而，這一新興學科注定“前程似錦”，最好未雨綢繆提前建好防范社會和倫理風險的“圍墻”，畢竟，一切皆有可能。 （記者房琳琳）

(責編：賀迎春、熊旭)