基因编辑：让细胞“变身”为生物计算机

《科学》杂志28日报道，由波士顿大学合成生物学家威尔逊·黄领导的一个小组提出了一种方法，用基因工程方法编辑哺乳动物细胞的DNA，进行复杂的计算，并将这些细胞转化为生物计算机。他们希望新的编程技术将有助于癌症治疗，并且按需生长可以替代受损身体部位的组织等。

科学家们正试图将细胞编辑工程从细菌扩展到哺乳动物细胞，以创造有助于检测和治疗人类疾病的DNA回路。然而，许多努力都失败了，因为复杂电路的正常运行需要单个基因元件的切换才能稳定工作。开启或关闭基因的最常见方式是将称为转录因子的蛋白质与特定基因结合，并调节它们的表达。问题是这些转录因子有微妙的不稳定性。

黄的团队放弃了转录因子，使用剪切酶来转换人类肾细胞的基因。为了设计DNA电路，黄的团队在常规细胞机器启动后插入了四个额外的DNA片段，其中两个被称为重组酶片段，当与特定药物结合时，其可以激活并点亮能够产生绿色荧光蛋白的细胞，从而成功且稳定地控制DNA开关。

在发表在《自然生物技术》杂志上的一份报告中，黄的团队报告说，通过在不同的靶线上增加更多的重组酶，可以创造出不同的电路来执行不同的逻辑运算。目前，该团队已经建立了113个不同的电路，成功率为96.5%。进一步论证证明，他们设计的人体细胞生物学样本系统使电路能够在不同的输入组合下运行16种不同的逻辑。

合成生物学家希望利用这些新的细胞回路来创造新的疗法。例如，可以设计具有免疫活性的T细胞来检测癌细胞产生的生物标记；或者尝试设计干细胞，在不同信号的提示下发展成特定的细胞类型，并根据需要产生人类患者所需的身体组织，如产生胰岛素的β；产生软骨的细胞或软骨细胞等。