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不同的合成生物学基因线路实现对不同基因的表达调控2024-03-20 09:38:53

对于细胞分化过程的发生,经典表述认为细胞的基因功能以及它们形成的复杂调控网络在时空上控制了基因的表达量,从而编程了细胞命运决定的过程。2023年,有研究通过定量实验和数理模型,通过基因拨动开关,探索细胞生长速率对经典人工合成基因线路-互抑制回路-的双稳态性的影响,发现了不同基因的表达量对生长速率呈现不平衡、不同步的响应,进而重塑细胞命运决定景观。

基于不同的合成生物学基因线路,可以在体外实现对不同基因的表达调控,这使得针对类器官的细胞命运决定筛选有了相应的工具支持,当需要对细胞命运进行程序化调控时,不同基因线路的排列组合可以使得细胞命运至于工程化控制之下。总之,合成生物学能支持工程化的命运控制,在类器官中精确调控细胞的增殖、分化、凋亡等与细胞命运决定高度相关的事件,将复杂的组织生成过程拆分成更小的模块,从而实现精准调控。
 
与传统的类器官构建的模式相比,合成生物学工具可以以更可控的方式,从细胞命运决定、细胞通信、细胞自组织、细胞基因表达等多个方面对类器官的建立进行调控,从而形成与人体组织器官更相似的类器官模型。合成生物学工具也为理解器官组织形态、信号传导、以及更好地设计类器官培养方案等提供了新方法。自21世纪初至今,合成生物学已经经历了二十余年高速发展的阶段,新兴的合成生物学工具的产生与相关合成生物学方法的构建使得合成生物学的应用方向越来越广泛,包括细胞治疗、药物生产、生物材料合成等。但当下合成生物学的发展也面临着一定的挑战。伴随着类器官技术的不断发展,以类器官作为平台,目前已建立了多种系统性工具,以用于实现对组织器官发育、疾病发生发展、不同组织类型的细胞多样性、以及遗传信息变化等方面的分析。
 
出自《类器官技术与合成生物学协同研究进展》作者陈子苓,向阳飞.