斯坦福大學(xué)的一位生物工程師幫助研發(fā)出了一項(xiàng)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)部運(yùn)作控制系統(tǒng)的新技術(shù)，從而為未來(lái)開(kāi)發(fā)出能夠關(guān)閉疾病狀態(tài)或是開(kāi)啟健康程序的治療干預(yù)指明了道路。

這篇發(fā)表在8月15日《科學(xué)》（Science）雜志上的研究論文報(bào)告稱，資深作者、斯坦福大學(xué)生物工程學(xué)副教授Christina Smolke博士開(kāi)發(fā)了一種稱之為分子網(wǎng)絡(luò)換向器（molecular network diverter）的生物學(xué)新工具。

這一分子換向器利用了三個(gè)生物學(xué)子系統(tǒng)的協(xié)同作用，對(duì)信號(hào)通路即編排細(xì)胞機(jī)器的復(fù)雜分子互作網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了重定向。

Smolke和她的合作者們：加州理工大學(xué)的Kate Galloway博士和加州大學(xué)河濱分校的Elisa Franco博士，針對(duì)酵母細(xì)胞完成了這些實(shí)驗(yàn)。

這一分子網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向器適用于研究控制細(xì)胞發(fā)育、增殖和死亡的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)人類(lèi)中的這些信號(hào)通路出錯(cuò)時(shí)，這樣的功能失常可導(dǎo)致許多癌癥類(lèi)型及其他疾病。

Smolke 說(shuō)：“盡管我們是在酵母中開(kāi)展這項(xiàng)研究，但這些信號(hào)通路在高等生物中具有極大的保守性或相似性。既然我們?cè)谳^簡(jiǎn)單的系統(tǒng)中已經(jīng)證實(shí)了這一點(diǎn)，接下來(lái)就是將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于人類(lèi)細(xì)胞培養(yǎng)物。”

研究小組最初的目的是要控制酵母的交配行為，這一自然活動(dòng)受到信息素的影響。信息素是一種自然生成的、可觸發(fā)異性反應(yīng)的無(wú)氣味物質(zhì)。

在一系列的實(shí)驗(yàn)中，Smolke和她的合作者們嘗試了各種技術(shù)在不考慮信息素活性的條件下，誘導(dǎo)或是抑制酵母交配行為。

起初，他們發(fā)現(xiàn)所應(yīng)用的各種技術(shù)作用相互抵消。但通過(guò)計(jì)算機(jī)建模以及微調(diào)化學(xué)成分，他們將三種技術(shù)整合為一項(xiàng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，構(gòu)建出了這一分子網(wǎng)絡(luò)換向器，其中包括的元件有：

傳感器，一個(gè)以RNA為基本組成的收集有關(guān)細(xì)胞化學(xué)環(huán)境信息的系統(tǒng)。

啟動(dòng)子，幫助啟動(dòng)和調(diào)節(jié)想得到的變化。

信號(hào)通路調(diào)控子，負(fù)責(zé)找到細(xì)胞信號(hào)通路中適當(dāng)?shù)奈稽c(diǎn)進(jìn)行干預(yù)。

Smolke說(shuō)：“我們利用這些片段構(gòu)建出了這一控制系統(tǒng)。以一種模塊化方式將它們組合到這一分子網(wǎng)絡(luò)換向器中，這就是我們的新成果?！?SPAN lang=EN-US>

通過(guò)采用化學(xué)方法以不同的方式調(diào)節(jié)這一分子網(wǎng)絡(luò)，研究人員能夠在缺乏信息素的條件下誘導(dǎo)酵母交配，在有信息素的情況下抑制交配行為，操控包含這一信號(hào)調(diào)控機(jī)制的細(xì)胞系處于中性狀態(tài)直至研究人員觸動(dòng)這一信號(hào)開(kāi)關(guān)。

Smolke 說(shuō)：“我們已經(jīng)構(gòu)建出了這種工具，該工具本身是一種控制系統(tǒng)，并為操作自身提供了一種方法?；谶@一原理證明，我們還能夠想出其他普遍性的設(shè)計(jì)策略?！?SPAN lang=EN-US>

波士頓大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)工程需教授James Collins博士（未參與該研究）認(rèn)為，這篇論文表明了一種構(gòu)建生物工程學(xué)工具的新系統(tǒng)方法。

Collins 說(shuō)：“它表明我們無(wú)需從頭開(kāi)始，可通過(guò)利用已經(jīng)獲得的組件來(lái)取得進(jìn)展。這項(xiàng)工作將工程學(xué)原理應(yīng)用到了細(xì)胞生物學(xué)中，是合成生物學(xué)的一個(gè)重要進(jìn)展?！?SPAN lang=EN-US>