杜克大學(xué)的生物工程師在實驗室中構(gòu)建出了一種系統(tǒng)，模擬出復(fù)雜的相互作用，導(dǎo)致細胞中的人類基因被開啟。他們認為這一成果將使基因治療研究以及合成生物學(xué)新興領(lǐng)域受益。相關(guān)結(jié)果在線發(fā)表在《自然方法》（Nature Methods）雜志上。

這一新方法應(yīng)該可以幫助基礎(chǔ)研究科學(xué)家揭示多種不同基因“開啟”或“關(guān)閉”的效應(yīng)，并幫助臨床醫(yī)生開發(fā)出針對人類疾病的新基因治療。

杜克大學(xué)Pratt工程學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)助理教授、基因組科學(xué)和政策研究所成員Charles Gersbach說：“我們知道人類基因不僅是開啟或關(guān)閉，也可以在廣泛水平上被激活。然而，我們也知道自然情況下人類基因受到很多蛋白間相互作用的調(diào)控，這些蛋白在生命系統(tǒng)中可導(dǎo)致多種效應(yīng)?！?/SPAN>

“相比于標準的遺傳研究，以一種自下而上的方式來解析天然基因網(wǎng)絡(luò)，我們開發(fā)了一種自下而上的方法，這使得我們能夠人為地模擬調(diào)控單個基因的大量蛋白之間，這些自然的復(fù)雜的相互作用。此外，這種方法使得我們能夠?qū)⒓毎幕蜷_啟至從前不可能的水平，”Gersbach說。

人類細胞有大約2萬種基因負責(zé)生成大量的蛋白，其中許多蛋白可以影響其他基因的作用。能夠了解這些相互作用，將大大提高科學(xué)家們在生物醫(yī)學(xué)研究各個領(lǐng)域的能力。然而，由于這一自然系統(tǒng)的復(fù)雜性，合成生物學(xué)家們只能構(gòu)建出簡單的基因網(wǎng)絡(luò)對每個組件進行精確控制?？茖W(xué)家們能夠?qū)⑦@些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于生物傳感、生物計算，或再生醫(yī)學(xué)，也能利用它們作為模型研究更復(fù)雜的自然系統(tǒng)。

Perez-Pinera說：“這一新系統(tǒng)是探索當(dāng)前知之甚少的自然基因調(diào)控機制的一種有效的新方法。以這種方式，我們可以進一步提高合成生物學(xué)及在哺乳動物系統(tǒng)中進行生物學(xué)編程的能力?！?/SPAN>

最新的研究發(fā)現(xiàn)是利用一種構(gòu)建合成蛋白——轉(zhuǎn)錄激活子樣效應(yīng)因子（transcription activator-like effectors ，TALEs）的新技術(shù)獲得。TALEs是一種可通過設(shè)計，與幾乎所有基因序列相結(jié)合的人工酶。由于這些TALEs制造容易，研究人員能夠生成許多的TALEs來控制特異的基因。

Gersbach說：“所有的生物系統(tǒng)都依賴基因調(diào)控。試圖合成再現(xiàn)自然中發(fā)生的過程，是生物工程研究人員所面臨一項挑戰(zhàn)?！?/SPAN>