点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:人工遗传回路模拟细胞如何选择“命运”
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

人工遗传回路模拟细胞如何选择“命运”

来源:科技日报2022-01-26 09:29

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  据最新一期《科学》杂志报道,美国加州理工学院研究人员开发出一种人工遗传回路,可展示细胞是如何选择其“命运”的。

  我们每个人开始时都是一个细胞,然后增殖成数万亿个细胞构成人体。尽管每个细胞都具有完全相同的遗传信息,但每个细胞也都发挥着特殊的功能:神经元控制着我们的思想和行为,而免疫细胞学会识别和抵抗疾病,皮肤细胞保护人体免受外界伤害,肌肉细胞使人体能运动等等。

  所有这些细胞类型都有一个共同的起源,即多能干细胞。干细胞可变成任何类型的细胞,就像是一个孩子如何成长为成年人,如何选择职业和人生道路等。干细胞如何选择命运取决于细胞基因组中复杂的反应链,也就是遗传回路。

  研究人员研发出一种称为MultiFate的人工遗传回路,展示了一组相对较小的蛋白质成分及其相互作用如何通过一种称为“多稳定性”的特性来建立和控制更多的细胞状态。MultiFate使研究人员能够设计出单个活细胞,该细胞可变成不同的状态,这些状态各自稳定,但能够执行不同的功能——类似于人体内发生的事情。

  MultiFate回路由3种基因组成,每种基因编码一种相应的转录因子(一种启动基因表达的蛋白质),并用不同颜色的蛋白质标记:红色、绿色或蓝色。这3种蛋白质中的每一种都通过与自己的DNA结合而自行启动,也可以相互黏附以阻断彼此的活性。

  正如数学模型所预测的那样,MultiFate回路可让一个细胞以多达7种不同的状态存在(红色、绿色和蓝色蛋白质的不同组合),使细胞以7种不同色调中的任何一种发光:红色、绿色、蓝色、青色、白色、品红色或黄色。一旦细胞处于其中一种状态,就会保持这种状态,除非故意对其进行干扰。当细胞被“锁定”在一种命运(颜色)中,也会在其生长和分裂过程中将这种命运传递给它的子细胞。

  与难以控制的天然细胞回路不同,MultiFate被设计成可使用某些药物诱导细胞在7种状态之间切换。

  加州理工学院生物学和生物工程教授迈克尔·埃洛维茨表示,这项工作展示了如何从头开始设计和构建人工回路来研究基本生物现象。MultiFate的灵感来自天然细胞命运控制回路的特性,但它是自下而上设计的。它不仅有助于解释细胞为何存在如此多的命运,还可为扩展细胞疗法奠定基础,利用多种细胞类型来执行更复杂的治疗功能,这是单一细胞类型无法提供的。

  (记者张梦然)

[ 责编:涂子怡 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 逐梦海天 青春滚烫——记海军山东舰起降保障中队

  • 创新潮涌链博会

独家策划

推荐阅读
从意大利实验室到西北农学院,从抗战时期到和平年代,周尧用70年时光让中国昆虫学从5%的定名权走向自主。
2025-07-18 09:06
记者从会上获悉,截至今年6月,我国每万人口高价值发明专利拥有量已达到15.3件,提前实现“十四五”规划预期的12件目标。
2025-07-18 09:04
而在此次观测中,天文学家发现,在HOPS-315及其周围的原始星盘中,不仅存在固态的结晶矿物,还存在气态的一氧化硅。
2025-07-18 09:04
旨在充分发挥计量支撑产业新质生产力发展的基础保障作用,推动“溯源链、创新链、产业链”融合发展,使计量成为促进产业新质生产力发展的催化器和引擎。
2025-07-18 09:04
该所作物耐逆性调控与改良创新团队日前联合国内外研究机构,构建了首个水稻的多器官单细胞多组学图谱,
2025-07-18 04:30
太阳是地球气候系统的主要能量来源,其活动通过总辐射、紫外辐射、高能粒子沉降等多种形式影响地球大气。近年来,我国夏季降水雨带呈现出持续北移的趋势。
2025-07-18 04:30
人机语言交互的“温度”,其核心在于能否实现情感共鸣、文化适配与价值传递。语言不仅是信息符号,更是心灵沟通的桥梁。为冰冷的代码注入人文温度,需在技术突破与设计理念上双轨并进。
2025-07-17 04:30
近日,中国科学院海洋研究所万世明团队,基于海洋沉积物中的黑碳记录,重建了过去30万年以来东亚北部的古火演化历史,结合欧洲、东亚、东南亚及澳大利亚区域的记录以及考古遗址大数据,发现现代人类大规模用火始于约5万年前。
2025-07-17 04:30
在飞行器大家庭中,有一类特别的成员——翼伞。它们没有刚硬的机翼,却凭着一片巨大柔软的“翅膀”,借助风力优雅地翱翔于天际;它们结构看似简单,却蕴含着空气动力学的精妙智慧。翼伞是融合古老降落伞原理与现代智能科技的独特柔性无人飞行器,包含翼、控制系统、负载,如果加上推力系统,就可化身为伞翼无人机。
2025-07-17 04:30
近年来,移动电源行业呈现出较为迅速的发展趋势。与此同时,移动电源安全事故频发,严重威胁消费者生命财产安全。通过制定强制性国家标准,
2025-07-17 03:55
由该院枸杞科学研究所联合中国林业科学院林业研究所编制的《枸杞属植物新品种特异性、一致性、稳定性测试指南》获得国际植物新品种保护联盟通过。
2025-07-17 04:00
武汉华大生命科学研究院联合南方科技大学等单位,在单细胞水平上成功解密了拟南芥叶片衰老的过程。
2025-07-16 10:44
不只是产量最大,“深海一号”大气田还是我国迄今为止自主开发建设的作业水深最深、地层温压最高、勘探开发难度最大的深水气田。
2025-07-16 10:42
我国正研制《卓越工程师培养认证标准》,该标准是保障卓越工程师培养从“样板间”走向宏大队伍的基础。
2025-07-16 10:39
七月下半月和八月上半月是我国主汛期的最重要阶段,应急管理部指导各地加强灾害风险隐患信息报送队伍建设,开展广泛培训,目前总人数已达115万人。
2025-07-16 10:25
为强化未成年人网络保护,营造良好网络环境,近日,中央网信办印发通知,在全国范围内部署开展为期2个月的“清朗·2025年暑期未成年人网络环境整治”专项行动。
2025-07-16 10:23
新时代新征程,以中国式现代化全面推进强国建设、民族复兴伟业,实现新型工业化是关键任务。
2025-07-15 04:10
现阶段,人工智能赋能新型工业化已取得明显成效,但仍存在人工智能关键硬件与开源软件储备不足、人工智能在重点行业领域应用率偏低、人工智能领域人才短缺且结构不合理、缺乏适应人工智能发展的标准体系和法律法规等问题。
2025-07-15 04:10
2025年可谓人形机器人的“破圈”之年。从蛇年春晚舞台的机器人扭秧歌,到北京亦庄的机器人马拉松,再到浙江杭州的机器人格斗赛……人形机器人正从“实验室”迈向各类“应用场”。
2025-07-15 02:55
科考船在狂风巨浪中剧烈摇摆,寻找渺小的目标如同大海捞针。回收沉睡海底半年的海底地震仪,是这次出海科研任务中最艰难的一环。“快看!在那儿!”随着一声疾呼划破沉寂,
2025-07-15 02:55
加载更多