人工基因線路的研究進(jìn)展和未來挑戰(zhàn)
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人工基因線路的實(shí)際應(yīng)用
計(jì)算機(jī)芯片是各種電器中不可缺少的核心設(shè)備，控制著電器的各種功能，同時(shí)帶來“智能化”的響應(yīng)。與之類似，人工基因線路作為各種合成生物學(xué)應(yīng)用的可編程控制組件，往往能夠?qū)崿F(xiàn)一些傳統(tǒng)技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的、“智能化”的控制方式。
在腫瘤治療領(lǐng)域，CAR-T?技術(shù)已經(jīng)展現(xiàn)出了有目共睹的治療效果，但也在?T?細(xì)胞激活水平調(diào)節(jié)、靶向特異性、信號(hào)通路調(diào)控等方面存在提升的空間。針對(duì)這些問題，波士頓大學(xué)的?Wong?課題組提出了一種新型的?CAR-T?設(shè)計(jì)方案——“SUPRA CAR”，被諸多科技媒體稱為新一代的?CAR-T?療法，引起了廣泛關(guān)注。SUPRA CAR?方案通過將?CAR-T?固定式的細(xì)胞外?scFV?單鏈抗體與細(xì)胞內(nèi)?CD3z?信號(hào)結(jié)構(gòu)域拆分為由亮氨酸拉鏈（Leucine-Zipper）這種通用結(jié)構(gòu)連接的兩部分，分別實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩部分的模塊化設(shè)計(jì)和可編程性，為人工基因線路設(shè)計(jì)創(chuàng)造了可能。基于該方案設(shè)計(jì)的人工基因線路能夠?qū)Χ喾N抗原信號(hào)產(chǎn)生邏輯響應(yīng)，并且調(diào)控不同免疫細(xì)胞類型的信號(hào)通路。通過合適的線路設(shè)計(jì)，還實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)?T?細(xì)胞激活反應(yīng)強(qiáng)度，以減輕治療的副作用。
此外，在代謝工程領(lǐng)域，人工基因線路也展現(xiàn)出了“智能化”控制的潛力，提供了更好的解決方案?；诩?xì)菌群體感應(yīng)功能設(shè)計(jì)的人工基因線路能夠根據(jù)細(xì)菌數(shù)量對(duì)目的基因表達(dá)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，使對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)有負(fù)面影響的基因在細(xì)菌達(dá)到一定數(shù)量之后再表達(dá)，規(guī)避了傳統(tǒng)發(fā)酵過程中微生物生長(zhǎng)和發(fā)酵產(chǎn)物生產(chǎn)的矛盾，實(shí)現(xiàn)了對(duì)發(fā)酵過程“先生長(zhǎng)，再生產(chǎn)”的動(dòng)態(tài)調(diào)控，同時(shí)也避免了使用昂貴的誘導(dǎo)劑。