人工合成的遗传学转换器有一系列的用途!包括使疾病细胞杀害它们自己!或者变得对药物敏感
遗传学“路线图”
工程化的DNA元件可以按照人们的要求来调节细胞的分化或死亡：生物学家已经构建了一种可编程遗传学的“路线图”，它可以按照任何需要的信号进行应答或重构细胞线路。其中的一个版本可以使人类细胞对一种抗病毒药物产生敏感，尽管这一情况只在它们制造出的一种与癌症有关的蛋白质总量异常时发生。从潜在的应用前景看，这一路线图技术有广泛的用途，例如，协调干细胞转化成人体内不同的组织，或者激活不同植物的防御程序以应答低营养状态，等等。
克丽丝汀娜·斯默克（Christina Smolke）是加州斯坦福大学的一位生物工程师，正是她领导了这项路线图研究计划，其成果发表在2010年11月25日的《科学》杂志上。她说：“这一技术的理念从广义来说，能够控制细胞行为和细胞决策以应答潜在的我们感兴趣的任何蛋白质。”
长期以来，如何接入细胞的通路是控制细胞行为所面临的一个主要挑战。为了做到这一点，斯默克和她的同事构建了一段伸展的DNA，以此展开遗传学线路的模拟实验：当插入到细胞内并转录为RNA的时候，该线路就编码它的蛋白质产品，而且只在一种特定的细胞内靶蛋白的存在与不存在时产生差异。
例如，斯默克小组构建的一种线路，其中包含了一种可以使细胞对抗病毒药物苷昔洛韦敏感的酶的基因，即在基因序列中插入了一个停止信号，进而预防细胞使用结果得到的信使RNA以生产一种功用蛋白质。紧接着，他们又编码了一个称之为“适配子”的RNA短片断，它可以识别一种β-链蛋白的信号转导蛋白质，这种蛋白质在某些肿瘤中是过剩的。当“适配子”与它的靶标结合后，可以导致细胞将信使RNA以一种可以去除停止信号、从而使酶的生产成为可能的方式进行拼接。
致命的DNA元件
为了对可编程遗传学路线图进行检测，研究人员采用了刺激人体细胞以产生过多的β-链蛋白来模拟癌症细胞状态的方法，然后用苷昔洛韦进行治疗。检测发现，那些包含有线路的细胞都被药物杀死了。对此，旧金山加州大学的一位合成生物学家温德尔·林（Wendell Lim）说：“这是一项非常聪明而且漂亮的工作。”
从理论上说，这些线路可以包含任何基因，而且在设计上可将适配子设计成可以识别任何的蛋白质。斯默克称：通过改变这些线路的“配线”情况，他们可以使细胞在人们想要的蛋白质存在与不存在的不同情况下出现不同的应答。在同一个线路中安排多个适配子感受器，甚至可以使研究人员能够对于蛋白质的不同组合激发出不同的应答。
位于美国加州的劳伦斯·伯克利国家实验室的一位系统生物学和合成生物学家亚当·阿尔金（Adam Arkin）说：基于其灵活性，这种新的技术方法可以说是一项突破性的进展。他认为，其他对细胞信号转导的努力已经倾向于成为“一次性定制工程”，斯默克的线路可以用来将许多的生物学通路接入不同类型的细胞之中。
尽管这种进入细胞的线路技术（亦可称“细胞黑客线路”技术）应用于临床还需多年的努力，但斯默克认为，他们最终会将这一技术与其他的实验性治疗方法进行组合，以控制该技术在人体内起作用的地点和时间。例如，多能干细胞能够发育成为一系列的组织，途径是：它们会接到指令应答于机体内的蛋白质信号，使这些细胞分化成为人们想要的组织；包括在那些可以杀死癌症的免疫细胞中设计一些线路，以预防它们在杀死癌细胞的同时攻击健康细胞。
阿尔金说：“如果这项技术在基因治疗方面有好的研究成果的话，你就可能想象到这些复杂的感受系统――它们可以在正确的地方传递杀死作用物或者该作用物的基因。”
资料来源 Nature
责任编辑 则 鸣