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新语言能编程细菌基因线路 让活细胞能探测环境

发布时间:2019-09-13 19:43:51

据美国麻省理工学院(MIT)最新消息,该校生物工程师和波士顿大学、国家标准与技术研究院人员合作,开发出一种编程语言,能用来设计复杂的DNA编码线路,赋予活细胞新的功能。研究人员称,利用这种语言,任何人都能按自己设计的功能写出程序,比如探测环境情况并作出反应,然后生成DNA序列让细菌细胞具备这些功能。

MIT生物工程教授克里斯托弗·沃伊特说:“这实际上是一种对细菌的编程语言。就像给计算机编程一样,你可以用文本语言进行编辑,生成一种DNA序列,再把它输入细胞,程序线路就会在细胞内运行。”

这种语言以Verilog硬件描述语言为基础。研究人员设计了运算单元,如14个逻辑门、能编码到细菌DNA中的感受器等。感受器能探测各种因子,如氧气、葡萄糖、光照、温度、酸度及其他环境状况等。用户还可以添加自己设计的感受器以按需定制。过去15年来,科学家已设计出多种基因部件,如感受器、记忆开关、生物钟等,可以把这些部件加以组合,改良现有细胞功能,也可以增加新的功能设计。

该团队发表在近日出版的《科学》杂志上的论文称,他们用这种语言编程了60种功能线路。其中大多用于能检测一种或多种环境因子,并作出相应的反应;还有一种线路被排列为3种不同输入,基于不同优先顺序作出反应;他们还编程了迄今最大的生物线路,包含7个逻辑门和大约12000个DNA碱基对。

该团队打算用这种方法开发更多应用,比如造出能帮人们消化乳糖的口服菌剂、能探测肿瘤并产生抗癌药物的细菌、能感知植物被病虫攻击并产生杀虫剂的细菌等。

在目前版本的编程语言中,这些基因部件已对大肠杆菌实现了最优化,团队还在扩展语言使之适应类杆菌、假单胞菌、酿酒酵母菌等细菌。团队还打算把设计界面放到网上,使用这种新语言的用户不需要遗传工程方面的专业知识。

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