利用DNA重组酶编程人细胞，执行逻辑运算

在一项新的研究中，来自美国波士顿大学的研究人员开发出一种新的方法来改造哺乳动物细胞，从而允许对它们进行编程，让它们以期望的方式发挥功能。相关研究结果于2017年3月27日在线发表在Nature Biotechnology期刊上，论文标题为“Large-scale design of robust genetic circuits with multiple inputs and outputs for mammalian cells”。

当全世界的科学家们寻找新的方法来预防和治疗疾病时，新的技术正在出现，其中的一些技术涉及对人细胞进行编程，让它们以期望的方式发挥功能，比如杀死癌细胞。在这项新的研究中，这些研究人员开发出一种新方法：利用DNA重组酶对哺乳动物细胞进行编程。

为了了解如何对细胞进行编程，科学家们已利用细菌等简单的有机体开展研究，这导致使用转录因子来调节基因。不幸的是，这种技术经证实不适合用来对哺乳细胞进行编程，这是因为它并不能够在所有的环境下一致性地产生同样的结果。为了解决这个问题，这些研究人员选择使用DNA重组酶开展研究。DNA重组酶能够被用来以预先设计的方式切割DNA，并且以一种新的有用的方式将它连接在一起。

切割DNA，并且将它连接在一起允许对细胞进行编程，这是因为DNA控制着细胞制造哪些蛋白。通过一种特定的方式切割和连接DNA，这些研究人员能够诱导人肾细胞产生一种荧光蛋白，这种荧光蛋白能够让该细胞在特定的条件下发出荧光。插入其他的DNA片段对DNA重组酶进行修饰，从而让DNA重组酶失去活性，并且仅在某种化学物的存在下才被激活。通过切割多个DNA片段，导入新的DNA片段并将它们连接在一起，他们发现他们能够构建出113种独特的电路，成功率为96.5%。比如，他们构建出一种生物电路来模拟布尔查询表（Boolean lookup table）。这种生物电路具有6个输入值，从而允许执行16种逻辑运算。

这项研究仅是一种概念验证研究，但是这些研究人员比较乐观，认为他们的技术可能被用来开发出新的疗法，比如通过对T细胞进行编程（可能导致它们攻击肿瘤细胞）增强免疫系统的性能。另一种可能的应用就是利用这种技术对干细胞进行编程，让它们长出所需的组织。

（责任编辑：叶圻 ）

会议合作、活动报道需求可联系彭先生：18820041981（微信同号）。