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一種定量的、可復(fù)制的方法來研究甚至預(yù)測基因的表達

MEMS ? 來源:lp ? 2019-04-02 09:07 ? 次閱讀

EPFL生物網(wǎng)絡(luò)表征實驗室(LBNC)的科學(xué)家開發(fā)了一種定量的、可復(fù)制的方法來研究甚至預(yù)測基因的表達。

科學(xué)家通常將特定DNA序列插入細(xì)胞,然后觀察細(xì)胞反應(yīng)來研究基因表達。但這是一種勞動密集型方法,從一個實驗到另一個實驗可能存在差異。

EPFL生物網(wǎng)絡(luò)表征實驗室(LBNC)的科學(xué)家開發(fā)了一種定量的、可復(fù)制的方法來研究甚至預(yù)測基因的表達。

該方法采用無細(xì)胞系統(tǒng)和高通量微流體裝置相結(jié)合。他們的工作建立了一個合成生物的邏輯門,未來可用來修改細(xì)胞功能。這項研究發(fā)表在《PNAS》雜志。

微通道和無細(xì)胞工藝

Nadanai Laohakunakorn是本文的合著者,他解釋了該方法的工作原理:首先,我們從細(xì)胞內(nèi)提取物質(zhì),該“無細(xì)胞”系統(tǒng)由酶和化學(xué)物質(zhì)組成,細(xì)胞原本利用這些酶和化學(xué)物質(zhì)進行正常的生物過程。有趣的是,我們通過以高能磷酸鹽和DNA的形式向其中添加“燃料”和信息,就能啟動細(xì)胞外基因表達。因為這個過程與活細(xì)胞中的情況非常相似,所以我們可以利用我們的平臺來研究一系列生物現(xiàn)象,而不必每次都修改活的細(xì)胞。

1毛錢1個反應(yīng)的無細(xì)胞蛋白質(zhì)合成

為了對基因進行定量研究,科學(xué)家們在一個微流控芯片上監(jiān)測數(shù)千個無細(xì)胞反應(yīng)?!拔覀兡軌蛲瑫r測試幾種不同情況,建立一個合成轉(zhuǎn)錄因子定量庫,這讓我們可以預(yù)測給定蛋白對基因的影響,”另一位合著者Zoe Swank說。“我們的方法也可以擴展到構(gòu)建相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)?!?/p>

該平臺有幾個有點:首先,無細(xì)胞系統(tǒng)可以模仿細(xì)胞內(nèi)系統(tǒng),但它們明顯簡單得多,而且它們的機制還可以數(shù)學(xué)建模。這意味著,它們可以通過將更復(fù)雜的生物現(xiàn)象分解成更簡單的片段來理解整體。

第二,無細(xì)胞系統(tǒng)堅固耐用,冷凍(甚至冷凍干燥)后仍可以保持穩(wěn)定,使其能夠大規(guī)模生產(chǎn),并應(yīng)用于從低成本診斷到按需生產(chǎn)生物制品(如疫苗)的個性化醫(yī)療。

第三,由于它們不是活的,無細(xì)胞系統(tǒng)可以用來生產(chǎn)超出傳統(tǒng)生物制造方法范圍的化合物,不會對實驗室環(huán)境之外造成生物污染或自我復(fù)制。

生物邏輯門

作為研究的一部分,他們從庫中收集了一些基因來構(gòu)建生物邏輯門。在電子技術(shù)中,邏輯門接收電子信號輸入,進行計算,并產(chǎn)生二進制輸出:1或0。同樣,科學(xué)家的生物邏輯門接收轉(zhuǎn)錄因子輸入,并產(chǎn)生一個二元輸出:該基因開啟(激活)或關(guān)閉(抑制)。

DNA自己編織自己,織出炫麗圖案

“許多邏輯門天然存在于活細(xì)胞內(nèi),細(xì)胞利用它們來調(diào)節(jié)正常生物功能,”Laohakunakorn說?!袄纾ㄟ^構(gòu)建人工們,我們可以將新功能引入細(xì)胞用于治療。無細(xì)胞系統(tǒng)是朝這個方向邁出的第一步,未來的工作可能包括使用平臺優(yōu)化轉(zhuǎn)錄因子設(shè)計,然后將其直接部署到無細(xì)胞應(yīng)用程序中,或者將它們重新導(dǎo)入活細(xì)胞中?!?/p>

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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原文標(biāo)題:新工具!無細(xì)胞生命系統(tǒng)(微流控基因表達和蛋白合成)

文章出處:【微信號:MEMSensor,微信公眾號:MEMS】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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