欧美综合在线观看一区二区-日韩免费av区二区电影-中文字幕免费在线一区二区-胜肽和玻色因哪个抗老效果好

在一項新的研究中，來自美國加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員開發(fā)了一種方法，可以顯著延長用于引導(dǎo)微生物發(fā)揮功能---比如產(chǎn)生和運送藥物、分解化學(xué)物和充當(dāng)環(huán)境傳感器---的基因回路（gene circuit）的壽命。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2019年9月6日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“Rock-paper-scissors: Engineered population dynamics increase genetic stability”。

由于各種突變，合成生物學(xué)家插入到微生物中的大多數(shù)基因回路在一段時間后（通常是幾天到幾周）完全從微生物中停止或消失。但是，這些研究人員證實，他們能讓基因回路保持更長時間。

這種方法的關(guān)鍵是這些研究人員能夠完全用另一個攜帶基因回路的大腸桿菌亞群替換一個攜帶基因回路的大腸桿菌亞群，從而在保持基因回路運行的同時重置突變時鐘。

論文通訊作者、加州大學(xué)圣地亞哥分校生物工程與生物學(xué)教授Jeff Hasty說，“我們證實我們可以在不參與對抗進化的情況下穩(wěn)定基因回路。一旦我們停止在單個細(xì)胞水平上對抗進化，我們就會發(fā)現(xiàn)我們能夠讓代謝昂貴的基因回路運行我們想要的時間。”

加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員在這項新的研究中使用的基因回路是他們和其他人正在積極用來開發(fā)新型癌癥療法的基因回路。

論文第一作者、加州大學(xué)圣地亞哥分校生物工程博士生Michael Liao說，“作為合成生物學(xué)家，我們的目標(biāo)是開發(fā)基因回路，以便讓我們能夠利用微生物進行廣泛的應(yīng)用。然而，目前的現(xiàn)實是我們插入微生物中的基因回路容易因進化而失效。無論是幾天，幾周，還是幾個月，即使采用最好的回路穩(wěn)定方法，這也只是時間問題。一旦你的基因回路失去了功能，除了重新開始之外沒有什么可做的。我們的研究表明不僅在理論上，而且在實踐中，還有另一條前進的道路。我們發(fā)現(xiàn)有可能阻止破壞基因回路的突變。我們找到了一種持續(xù)對突變時鐘進行重置的方法�！�

如果這些研究人員的方法可以針對生物系統(tǒng)進行優(yōu)化，那么對于許多領(lǐng)域而言可能意義重大，包括癌癥治療，生物修復(fù)以及有用蛋白質(zhì)和化學(xué)成分的生物生產(chǎn)。

石頭剪刀布

為了實際構(gòu)建突變時鐘的“重置按鈕（reset button）”，這些研究人員專注于細(xì)菌菌株之間的動態(tài)變化，而不是試圖在單個細(xì)胞水平上保持選擇性壓力。他們使用三個帶有“石頭剪刀布（rock-paper-scissors）”動力系統(tǒng)的大腸桿菌亞群演示了他們的社區(qū)級工程系統(tǒng)。這意味著“石頭”菌株能夠殺死“剪刀”菌株，但不會被“布”菌株殺死。

大多數(shù)已發(fā)表的研究傾向于關(guān)注在單細(xì)胞水平上起作用的穩(wěn)定策略。雖然這些方法中的一些在給定的治療背景下可能是足夠的，但是進化決定了單細(xì)胞方法自然會在某些時候停止工作。然而，鑒于石頭剪刀布（rock-paper-scissors, RPS）穩(wěn)定在社區(qū)層面起作用，它還可以與任何在單個細(xì)胞水平上起作用的系統(tǒng)結(jié)合，從而極大地延長其壽命。

制造癌癥藥物并將它們遞送到腫瘤中

2016年，在Nature期刊上，由Hasty領(lǐng)導(dǎo)的加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員和麻省理工學(xué)院的同事們一起描述了一種“同步裂解回路（synchronized lysis circuit）”，可用于遞送由在腫瘤內(nèi)部和周圍積聚的細(xì)菌產(chǎn)生的致癌藥物。這導(dǎo)致圣地亞哥分校的研究人員將重點放在同步裂解平臺上，并利用這種平臺開展發(fā)表在Science期刊上的實驗。

由于“群體感應(yīng)”功能也融入了基因回路，只有當(dāng)細(xì)胞達(dá)到預(yù)定的密度時，這些協(xié)同裂解才會發(fā)生。在裂解之后，大約10%沒有裂解的細(xì)菌群體又開始生長。當(dāng)細(xì)菌群體密度再次達(dá)到預(yù)定的密度（更多的“群體感應(yīng)”）時，另一次藥物遞送裂解被觸發(fā)，由這些研究人員開發(fā)的同步裂解回路編碼的過程重新啟動。

然而，挑戰(zhàn)在于這種殺死癌癥的基因回路---以及合成生物學(xué)家構(gòu)建的其他基因回路---最終會在細(xì)菌中停止發(fā)揮作用。罪魁禍?zhǔn)资怯蛇M化過程驅(qū)動的突變。

Hasty說，“事實上，一些細(xì)菌在腫瘤中自然生長，我們可以設(shè)計它們來在體內(nèi)產(chǎn)生和遞送藥物，這將改變合成生物學(xué)的游戲規(guī)則。盡管仍然還需開展更多的研究，但是我們發(fā)現(xiàn)我們能夠交換細(xì)菌群體，并且保持基因回路運行。對合成生物學(xué)而言，這是一大進步�！�

生物醫(yī)學(xué)研究進展

一個致力于進一步推進和實施同步裂解回路的研究團隊由現(xiàn)任哥倫比亞大學(xué)教授的Tal Danino負(fù)責(zé)。作為他在加州大學(xué)圣地亞哥分校的博士學(xué)位的一部分，他發(fā)表了關(guān)于合成生物學(xué)群體感應(yīng)的開創(chuàng)性工作。 

Hasty說，“Tal近期發(fā)現(xiàn)同步裂解技術(shù)可用于對小鼠腫瘤進行免疫治療。據(jù)我所知，他們是第一個證實在受到治療的腫瘤內(nèi)部的細(xì)菌藥物產(chǎn)生和遞送可以改變免疫系統(tǒng)，使得它攻擊未被治療的腫瘤。這些結(jié)果令人著迷。他們也強調(diào)了如何使裂解回路盡可能長時間地運行對我們來說是多么重要�！�

目前的方法不限于這種三菌株系統(tǒng)。比如，各個細(xì)菌亞群可以各自經(jīng)編程后產(chǎn)生不同的藥物，從而有潛力利用精確組合藥物療法治療癌癥。

這些研究人員使用微流體裝置研究了細(xì)菌群體的動態(tài)變化，從而允許控制細(xì)菌亞群之間的相互作用。他們還證實了在較大的孔中進行測試時，這個系統(tǒng)是穩(wěn)健的。

下一步將是將這種方法與標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定方法相結(jié)合，并證實這個系統(tǒng)在活體動物模型中也是有效的。

Hasty說，“我們正在集中精力構(gòu)建一種極其穩(wěn)定的藥物遞送平臺，它對細(xì)菌療法具有廣泛的適用性�！�