生物學(xué)家通過精巧的基因電路設(shè)計和火力全開的免疫因子，避開健康細(xì)胞成功識別并殺滅了實驗小鼠體內(nèi)的癌細(xì)胞，將癌細(xì)胞的偽裝、應(yīng)激、抵抗一一化解。《細(xì)胞》雜志近期刊登的這個研究有哪些獨到之處？

基因電路？活體里的電子學(xué)科嗎？難不成是研究人類機(jī)器人？

且慢，別急著思考倫理問題，這種提法其實是生物學(xué)家強(qiáng)大的想象，指的是利用合成生物學(xué)的精巧設(shè)計，控制細(xì)胞里的通路，讓人們能“開關(guān)”細(xì)胞的行動。

近日，《細(xì)胞》雜志刊登美國麻省理工學(xué)院盧冠達(dá)團(tuán)隊的研究成果，他們設(shè)計了基于合成RNA的免疫調(diào)節(jié)基因電路、可用于癌癥的免疫治療。 

這款“精妙”的基因電路如何工作？它又如何制服狡猾、善變的癌細(xì)胞呢？科技日報記者日前專訪了兩位“千人計劃”專家，分別解答該研究中兩個科學(xué)領(lǐng)域的問題。

造個“特洛伊木馬”，幫“信號兵”潛進(jìn)癌細(xì)胞的城池

弄清科學(xué)家的精妙設(shè)計，還要從它的攻擊對象——癌細(xì)胞說起。

眾所周知，癌細(xì)胞無限繁殖，這個特點只有它“扎堆”的時候才能顯現(xiàn)出來。機(jī)體要殺滅單個細(xì)胞，如何區(qū)分癌細(xì)胞和正常細(xì)胞呢？

“癌細(xì)胞內(nèi)部是特異性表達(dá)，”“青年千人計劃”學(xué)者、四川大學(xué)生物治療國家重點實驗室羅云孜說，“癌基因、原癌基因等會在癌細(xì)胞中被激活，使正常細(xì)胞發(fā)生癌變。這個研究中用的是cMYC、E2F1(基因名)兩個轉(zhuǎn)錄因子基因。”

也就是說這兩個基因在癌細(xì)胞中異?；钴S，而正常細(xì)胞中它們相對平靜。盧冠達(dá)團(tuán)隊將它們看成癌細(xì)胞自帶的“鑰匙”，根據(jù)鑰匙設(shè)計了一套“鎖”。鎖的特點是，只有兩個鑰匙同時開鎖，才會被打開。

羅云孜解釋，第一把鑰匙打開的反應(yīng)不會進(jìn)行到底，“第一個啟動子啟動轉(zhuǎn)錄，生成的mRNA(信使RNA)會在尾部有個特別的結(jié)構(gòu)，能和細(xì)胞內(nèi)的微小RNA結(jié)合(miR1)，不會繼續(xù)進(jìn)行蛋白翻譯的步驟。只有當(dāng)?shù)诙€啟動子啟動的轉(zhuǎn)錄生成了另一段序列，走過來把miR1帶走，蛋白翻譯才會繼續(xù)進(jìn)行”。

這種兩把鑰匙合作開一把鎖的模式，在集成電路中被稱為“與門”結(jié)構(gòu)。盧冠達(dá)表示，是受“與門”的啟發(fā)，想到設(shè)計這個結(jié)構(gòu)的。