基因回路:限制细菌生长,实现集体自杀
考虑到传统的化疗并不总能精准地达到肿瘤的核心区域,而细菌却可以做到,生物工程和生物学教授Jeff Hasty开始考虑利用细菌实现药物的传递。但是,如何让细菌精确控制药物释放的时间呢?
他带领圣迭戈分校的研究团队选取减毒性沙门氏菌肠亚种,利用合成生物学在细菌内构建了一个基因回路。在这个基因回路里,肿瘤微环境中的细菌能够启动药物合成,并在同一时间裂解消灭癌变细胞。
这个神奇的基因回路含有一个编码关键分子AHL的基因。AHL分子是协调细胞基因表达的总开关。当AHL分子浓度达到一个阈值,会激活启动子,进一步激活下游基因的表达。同时,得益于AHL分子足够小,能够在细菌之间流通,使得相邻细菌能够接收到相同的信号,启动基因表达,实现同步化。这一连环现象被称作“群体感应”(quorum sensing)。
群体感应是细菌之间保持“联络”的方式,通过合成、释放信号分子掌握细菌数量,从而协调这个菌落处于同一“步调”。
科学家很聪明,他们利用这一特性,实现细菌群的统一管理。更有意思的是,他们在回路中添加了一个自杀基因,使得细菌数量达到一定浓度时,集体裂解!
当然,会有少量细菌幸存,然后进入下一个循环。 基因回路和药物释放模式图
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