德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校的研究人員利用活細(xì)胞材料設(shè)計(jì)了遺傳“回路”，以便更好地了解蛋白質(zhì)的功能，目的是進(jìn)行改進(jìn)。

生物工程研究生Tyler Quarton和Erik Jonsson工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院生物工程副教授Leonidas Bleris博士表示，他們希望他們?cè)谙到y(tǒng)生物學(xué)和應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)表的研究成果對(duì)合成生物學(xué)和基因治療。

遺傳交響曲

每個(gè)活細(xì)胞都含有基因匯編，作為細(xì)胞內(nèi)所有生物活動(dòng)的藍(lán)圖。Bleris通過(guò)比較基因與音樂(lè)家來(lái)解釋這個(gè)系統(tǒng)。他們的集體表達(dá)創(chuàng)造了一種基因交響樂(lè)，可以調(diào)用多種細(xì)胞情緒，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候平息或激發(fā)細(xì)胞。延伸這個(gè)類比，這個(gè)交響樂(lè)的指揮，配備揮動(dòng)的指揮棒，如果他們開(kāi)始播放太大聲，可以使個(gè)人或整個(gè)部分安靜。

在遺傳背景下，將這種寂靜的姿態(tài)視為小的非編碼RNA分子的表達(dá)，稱為microRNA。他們負(fù)責(zé)微調(diào)基因表達(dá) - 通過(guò)抑制產(chǎn)生蛋白質(zhì)等輸出。MicroRNA是細(xì)胞發(fā)育和體內(nèi)平衡的不可或缺的組成部分。失火的微小RNA可以促進(jìn)各種疾病的進(jìn)展，包括癌癥。

Quarton和Bleris通過(guò)將從各種生物體(包括人類，病毒和水母)中采集的遺傳物質(zhì)拼接在一起，設(shè)計(jì)出一種基于microRNA的定制系統(tǒng)。他們的計(jì)劃是將該系統(tǒng)置于人體細(xì)胞內(nèi)并利用其輸出來(lái)分析microRNA的細(xì)微差別。

“我們?cè)趥€(gè)體細(xì)胞中構(gòu)建了能夠詳細(xì)說(shuō)明microRNA抑制在不同生物環(huán)境中如何變化的遺傳回路，”Quarton說(shuō)。

潛在的應(yīng)用

Quarton表示，他希望他們的研究能夠影響未來(lái)用于個(gè)性化醫(yī)療和基因治療的遺傳電路設(shè)計(jì)?；蛑委熒婕皩⒄９δ艿幕蛞浦驳郊?xì)胞中以替換缺失或受損的物質(zhì)以糾正遺傳疾病。

Quarton的背景是物理學(xué)。他使用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)來(lái)創(chuàng)建其他科學(xué)家在開(kāi)發(fā)自己的系統(tǒng)時(shí)可以使用的簡(jiǎn)單模型。

“這些模型可以幫助其他研究人員嘗試?yán)斫饣蚴褂胢icroRNA，”他說(shuō)。“通過(guò)在合成生物學(xué)中使用數(shù)學(xué)和物理原理，我們發(fā)現(xiàn)了microRNA的特定屬性，可用于未來(lái)的靶向和智能治療應(yīng)用。”

他還說(shuō)，這項(xiàng)研究可以揭示自然遺傳冗余和microRNA不在生理水平的其他疾病。

“合成生物學(xué)對(duì)于基因治療應(yīng)用很重要，我們的方法可能有助于在未來(lái)建立更強(qiáng)大和可靠的治療方法，”Bleris說(shuō)。