亚利桑那州立大学，浙江大学等处的一个生物工程师小组开发了一种将合成基因环路插入宿主细胞的新方法，该方法有助于提高一系列疾病疗法的有效性。

这一研究发现公布在Nature Communications杂志上。

合成生物学是一个跨学科的研究领域，它使用工程原理来创建自然界中不存在的生物成分。这些合成成分可模仿自然进化的生物，又可针对疾病（包括癌症）进行定制。

这项最新研究概述了如何重新配置​​基因环路，使它们不会影响宿主细胞。

ASU生物与卫生系统工程学院的助理教授田晓军（Xiaojun Tian）解释说：“我们将电路像乐高积木一样拼接在一起，并将它们插入宿主细胞中。这些环路可以执行不同的功能，但它们必须相互竞争以争夺该细胞中有限的资源。”

自20年前合成生物学出现以来，资源竞争一直是合成生物学领域的挑战。 “我们会发现这样一种情况，一条链中的一个基因电路将消耗宿主细胞90％的可用资源，而剩下的电路所能用到的资源只剩下10％。”

研究团队设计了一种方法，可以将单个基因电路插入到多个共同起作用的宿主细胞中。每个单元执行特定的功能，从而消除了对任何主机单元资源的不必要竞争。 “不用分配资源，每个单元可以执行其分配的工作量的100％，宿主细胞在不耗尽任何一个细胞资源的情况下作为连接单元发挥作用，每个基因电路都成为赢家。”

该技术对癌症的治疗具有广泛的意义，未来在其他疾病中的应用也将出现。 90％的癌症死亡是由于转移引起的癌细胞扩散到体内其他部位。然而，治疗抗性仍然是癌症治疗中的主要问题。

“一个癌细胞模块中有许多不同种类的细胞。” “有些细胞对化学疗法有反应，而另一些则没有，导致治疗耐药性。

可以构建新的多任务合成基因电路配置，从而从一开始就防止细胞转移，同时使它们更易于接受治疗。

田博士解释说，多细胞合成环路将是一种更有效的治疗癌症的方法。

（生物通）

原文链接：

Winner-Takes-All Resource Competition Redirects Cascading Cell Fate Transitions

http://dx.doi.org/10.1038/s41467-021-21125-3