人類機(jī)體由數(shù)萬億個(gè)細(xì)胞組成，微型計(jì)算機(jī)能夠通過接受來自外部環(huán)境的信號來完成多種復(fù)雜的行為；如今合成生物學(xué)家們就能夠?qū)罴?xì)胞進(jìn)行工程化操作來通過將其基因轉(zhuǎn)變成為可編程的回路從而實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞的控制；近日一項(xiàng)刊登在國際雜志NatureBiotechnology上的研究報(bào)告中，來自波士頓大學(xué)的研究人員通過研究提出了一種新型的簡化平臺，這種平臺能夠更加快速有效地對哺乳動(dòng)物細(xì)胞進(jìn)行靶向作用，并且將其編程為一種特殊的遺傳回路。

　　研究者WilsonWong教授說道，合成生物學(xué)家們試圖去解決的問題就是我們?nèi)绾巫尲?xì)胞制定決策并且設(shè)計(jì)一種新型策略來使得這種決策成為我們所要的那種；基于特殊的遺傳回路，我們利用了一種完全不同的設(shè)計(jì)方法開發(fā)出了一種新型框架，來對特殊的細(xì)胞類型進(jìn)行靶向作用，并且使其能夠完成不同類型的計(jì)算，最終或許就能夠用來設(shè)計(jì)新方法來促進(jìn)組織工程學(xué)、干細(xì)胞研究以及診斷領(lǐng)域的創(chuàng)新性研究。

　　從歷史學(xué)上來講，對遺傳回路進(jìn)行工程化操作的靈感來自于電子電路設(shè)計(jì)，而遺傳回路能夠利用轉(zhuǎn)錄因子遵循相類似的方法，但實(shí)際上這其中存在很多困難，因?yàn)檠芯空吆茈y預(yù)測一種全新的遺傳代碼，而對哺乳動(dòng)物細(xì)胞進(jìn)行研究或許也是一項(xiàng)非常棘手的工作，因?yàn)椴溉閯?dòng)物的細(xì)胞是一個(gè)多變的環(huán)境，其能夠表現(xiàn)出高度復(fù)雜的行為。

　　這項(xiàng)最新研究中，研究者Wong利用DNA重組酶進(jìn)行研究，這種酶類能夠切割并且黏貼DNA序列片段，從而就能夠允許對細(xì)胞和其行為進(jìn)行更多的靶向性操作，研究者所開發(fā)的平臺名為“BLADE”（BooleanlogicandarithmeticthroughDNAexcision，通過DNA切割進(jìn)行的布爾邏輯和運(yùn)算），其指的是細(xì)胞被重編程所利用的計(jì)算機(jī)語言，以及被重編程后所實(shí)現(xiàn)的計(jì)算結(jié)果；這種新型平臺能夠幫助研究者在一種流線型的設(shè)備上利用不同的信號或輸入語言來控制輸出或細(xì)胞的行為。

　　研究者BenjaminWeinberg指出，從本質(zhì)上來講，在平臺BLADE的幫助下，我們就可以在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中完成任意組合的計(jì)算，雖然在當(dāng)前的研究中我們無法構(gòu)建出所需的細(xì)胞特殊行為，但我們想要闡明的是，利用該平臺我們就能夠構(gòu)建出所需要的回路來實(shí)現(xiàn)所要尋找的細(xì)胞行為。這項(xiàng)研究中，研究人員利用BLADE平臺成功構(gòu)建出了100多個(gè)回路樣本，Weinberg表示，研究者們能夠有意識地構(gòu)建出具有復(fù)雜功能的復(fù)雜回路來闡明這種設(shè)計(jì)的可能性，其中就包括對人類細(xì)胞編程來添加或者減少細(xì)胞的數(shù)量，目前我們已經(jīng)將設(shè)計(jì)計(jì)劃上傳到了一個(gè)開放的在線資源庫中，以便其他研究者能夠下載該工具在其研究中進(jìn)行使用；后期研究者將會(huì)繼續(xù)優(yōu)化該技術(shù)，并且插入某些軟件程序使得該平臺更加便于使用，同時(shí)他們還計(jì)劃利用該平臺深入探索其在醫(yī)療診斷領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　最后研究者Wong說道，在BLADE平臺被開發(fā)之前，任何一個(gè)回路都需要花費(fèi)多年來構(gòu)建，為了使其能夠功能化運(yùn)行，我們還需要利用反復(fù)試驗(yàn)法來確保其能夠按照我們的想法“工作”；研究者Wong從事合成生物學(xué)研究已經(jīng)15年了，他從未看到過能夠利用該平臺進(jìn)行第一次嘗試就能夠構(gòu)建出一種復(fù)雜的回路，基于該研究結(jié)果，本文的研究者們非常激動(dòng)，后期他們還希望進(jìn)行更為深入的研究來繼續(xù)利用BLADE平臺進(jìn)行更為深入的探索研究。