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3月19日，記者從中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院獲悉，該院研究員鐘超團(tuán)隊(duì)聯(lián)合哈佛大學(xué)團(tuán)隊(duì)，構(gòu)建出基于重組酶的可編程細(xì)胞分化與比例控制平臺，可通過“預(yù)設(shè)規(guī)則”，讓單一祖細(xì)胞自主生成多種子代細(xì)胞，并能定量調(diào)控該細(xì)胞的分化比例和順序。該平臺有望為活體材料、類器官構(gòu)建、智能生物制造等領(lǐng)域提供新的技術(shù)路徑。相關(guān)研究成果當(dāng)日發(fā)表在國際期刊《自然》上。

過去，合成生物學(xué)雖在一定程度上能調(diào)控細(xì)胞行為，但當(dāng)細(xì)胞類型增多時(shí)，系統(tǒng)復(fù)雜度會(huì)迅速上升，同時(shí)也缺乏對子代細(xì)胞比例的精準(zhǔn)控制。如何讓細(xì)胞“會(huì)分化”“按比例分化”，一直是該領(lǐng)域難題。

基于此，研究團(tuán)隊(duì)前期開發(fā)出一套能夠引導(dǎo)細(xì)胞“分岔選擇”的分化裝置，當(dāng)誘導(dǎo)信號出現(xiàn)后，細(xì)胞會(huì)沿不同路徑分化，最終形成兩類不同“命運(yùn)”的子代。為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控，團(tuán)隊(duì)對這一裝置進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化，最終將子代細(xì)胞的比例調(diào)控范圍拓展到約0.1%至99.9%。

據(jù)此，團(tuán)隊(duì)建立的數(shù)學(xué)模型，可根據(jù)已設(shè)計(jì)的“開關(guān)”結(jié)構(gòu)預(yù)測最終細(xì)胞的比例。這意味著，細(xì)胞分化從過去更依賴試驗(yàn)摸索，開始走向“可設(shè)計(jì)、可預(yù)測”。

在進(jìn)一步研究中，研究團(tuán)隊(duì)將系列技術(shù)整合成一種基于重組酶的可編程細(xì)胞分化與比例控制平臺。在該平臺，研究人員不僅能夠調(diào)控細(xì)胞分化結(jié)果，還能夠進(jìn)一步設(shè)計(jì)細(xì)胞之間的比例關(guān)系和分工方式。

研究團(tuán)隊(duì)在將該平臺用于纖維素降解時(shí)發(fā)現(xiàn)，平臺不僅能夠讓細(xì)胞“分出來”，還能讓細(xì)胞“分工合作”，進(jìn)一步展現(xiàn)出定量合成生物學(xué)在復(fù)雜細(xì)胞群體設(shè)計(jì)中的應(yīng)用潛力。

研究團(tuán)隊(duì)表示，下一步將繼續(xù)提升該平臺的穩(wěn)定性、精度和可擴(kuò)展性，并進(jìn)一步引入細(xì)胞“對話”、自反饋調(diào)控和環(huán)境響應(yīng)模塊，推動(dòng)其在工程活體材料、類器官構(gòu)建、組織工程和智能治療系統(tǒng)中的應(yīng)用驗(yàn)證。