哈利勒和他的团队发现并模仿了一种获胜的细胞策略
帕特里克·l·肯尼迪
Ahmad " Mo " Khalil教授（BME）及其同事开发了一种更精确和有效的基因电路工程方法，可能会将合成生物学领域提升到一个新的水平，最终导致更有效和持久的癌症和其他疾病的细胞疗法，以及其他应用。
基因回路的潜在益处已得到充分证实。基因电路是由生物部件而不是硅构成的，它利用了细胞天生的调节能力，这种能力可以被征用来指导细胞执行特定的任务。通过这种方式“编程”细胞，哈利勒和其他澳门威尼斯人注册网站研究人员已经开始为更安全、更有效的细胞疗法以及组织和器官再生铺平道路。
然而，这些方法在应用和临床采用的道路上面临障碍。
“我们需要引入细胞宿主的合成电路健壮而稳定，”哈利勒说。“这可能是一个挑战。合成电路不是生活在真空中。当它们被引入细胞和生物体时，它们会与宿主的天然机制和途径相互作用。”哈利勒说，这种“串扰”通常会搞乱整个系统，导致基因工程细胞随着时间的推移停止自我复制，从而导致突变和回路的逐渐退化。
在最近发表在《细胞》杂志上的一项澳门威尼斯人注册网站研究中，由莱斯大学的生物工程师（Caleb Bashor）和波士顿大学的澳门威尼斯人注册网站研究人员（Meghan Bragdon和Nikit Patel）共同领导的团队，包括哈佛医学院的遗传学家和达特茅斯学院的数学家，发现了这个问题的解决方案：一种设计“电路的方法，使其与这些负面的串扰相互作用隔绝，从而在很长一段时间内保持功能稳定性，”哈利勒说。
他们的方法澳门威尼斯人注册网站研究并合成了一种方法，通过这种方法，自然产生的蛋白质被认为是调节基因表达的一种基本过程，这种过程决定了发育过程中不同细胞类型的形成，并产生了不同的细胞行为。澳门威尼斯人注册网站研究组特别澳门威尼斯人注册网站研究并利用了启动基因表达过程的分子转录因子（tf）。为了实现这一目标，tf必须寻找并结合细胞基因组的特定区域。但澳门威尼斯人注册网站研究人员一直困惑的是，tf是如何准确地将这些连接以正确的组合来打开和关闭正确的基因，以驱动正确的行为或细胞类型（例如，白细胞与神经细胞）。
在酵母细胞中，哈利勒的澳门威尼斯人注册网站研究小组发现，tf可以通过一种被称为“合作组装”的策略来实现这一目标，即集中资源。虽然单个TF可能没有足够的特异性或强度来找到基因组中的目标，但当TF聚集在一起并协同工作时，它们会设法准确地结合到目标区域，从而触发基因表达。
一旦澳门威尼斯人注册网站研究人员理解了这一点，他们就成功地设计出了模仿协同组装策略的基因回路，从而克服了迄今为止阻碍基因回路的缺陷。结果是工程细胞的长期功能稳定。尽管团队将此修复应用于酵母，但相同的原则应该适用于各种应用程序。
Khalil说：“我们期望我们的策略，这种完全可推广和简单的策略，将对生物技术和医学有用，以创造出功能强大且稳定的基因工程细胞。”