专访清华大学谢震,人工合成基因线路技术在Nature子刊发表

医疗健康 来源:测序中国
2015
02/04
15:11
测序中国 医疗健康

2015年2月2日,《自然.化学生物学》(Nature Chemical Biology)发表清华信息科学与技术国家实验室(筹)谢震课题组与麻省理工学院Ron Weiss课题组共同完成的题为“Modular construction of mammalian gene circuits using TALE transcriptionalrepressors”的研究论文。该研究报道了在哺乳动物细胞中利用TALE转录抑制子模块化拼装合成基因线路的研究方法。鉴于本研究是哺乳动物合成生物学领域内一项突破性技术进展,测序中国对文章的通讯作者,清华大学谢震研究员做了独家专访。

首先祝贺您研究组的工作能够被《自然?化学生物学》杂志认可并发表,您在合成生物学领域已取得了很多出色的成果,那么合成生物学在医疗健康方面将会有哪些应用?

谢震博士:现代合成生物学是一门新型交叉学科,其核心是以工程化理念,设计、改造、优化生物系统,突破自然体系的限制,实现合成生物体系在化学品、新材料 制造、医学、农业、环境等领域的应用,并帮助理解生命现象的本质。合成生物学将很有可能像基因工程一样,开创现代生物技术产业2.0的发展。近几年,合成生物学在概念理论、方法技术方面取得了显着的进展。在医药健康方面,利用合成生物学技术生产的青蒿素、食品致病菌的检测已经开始应用。此外,很多医药公司也开始关注并利用合成生物学技术手段,开发新型疫苗、病原菌和疾病体外诊断方法、基因治疗和癌症靶向治疗方法。

这项研究中提到的合成基因路线是什么含义,它在目前主要存在哪些问题?

谢震博士:合成基因线路是指经过人工设计的、由不同功能的生物分子和基因元件组成的自动控制装置。我们可以把合成基因线路理解成人工设计的生物分子信号通路或者功能基因簇,在导入活细胞后,感受、整合、处理分子信号,行使特定生物功能。目前,大多数在哺乳动物细胞中运行的合成基因线路往往是通过使用有限的基因元件和昂贵、低效的“尝试-错误”的方法构建,因而限制了在哺乳动物细胞中构建复杂基因线路的能力。因此,如何研发一个功能定义良好的合成基因元件库和相应的计算模拟方法,简化哺乳动物合成基因线路设计,提高构建和优化效率是目前关注的一个研究热点。

您的研究团队是如何实现合成基因路线的?

谢震博士:我们课题组与MIT的Ron Weiss课题组一起成功构建了TALE(转录激活子类似因子)抑制子文库,共包含26种正交的、可逆的TALE转录抑制子(TALER),并新设计了能够与其结合的合成启动子,通过两者相结合形成对转录起始关键性因子的空间位阻,抑制基因转录。此外,我们还尝试了利用输入/输出转移函数,预测由单个TALER组成的基因级联线路和基因开关线路功能,发现预测的结果和实验结果有较高的相关性,说明了利用TALER基因元件模块化拼装合成基因线路的可行性。

那么,基因开关如何控制?

谢震博士:我们设计的基因开关由两种相互抑制的TALER组成。并且,我们利用外源表达的shRNA或内源表达的microRNA分别抑制两种不同TALER的基因表达,从而达到控制基因开关状态切换的目的。这就像一个“分子跷跷板”,压制一端,另一端就会翘起。已有研究报道的合成基因开关都是由小分子诱导物控制,这是第一次报道利用shRNA或者microRNA控制基因开关。

利用microRNA控制基因开关有什么优点呢?

谢震博士:MicroRNA是一类21~23个碱基的微小RNA分子。在哺乳动物细胞中,几乎所有的细胞功能都有不同种类的microRNA参与。已有研究发现在很多类型的癌细胞中,不同种类的microRNA表达量与正常细胞中的表达量差别很大,可以做为区分癌细胞与正常细胞的分子标志物。在本项研究中,我们选择了一种子宫颈癌细胞系(HeLa细胞系)做为体外实验模型,尝试了利用TALER基因开关做为microRNA的感应器,感应在HeLa细胞中过量表达的microRNA,我们发现TALER基因开关可以提高对HeLa细胞的分类精确度。

您能够概括说明这项研究的重要意义么?

谢震博士:我们通过构建的正交、可逆的TALE转录抑制子,不仅为构建模块化合成基因线路、实现可编程的哺乳动物细胞操作提供了合成基因元件库,也将成为揭示转录和转录后调控原理的有力研究工具。

任何优秀成果都来之不易,相信您的团队在完成该课题过程中也付出了艰辛的努力,加班熬夜也应该是常事,但令您印象最深刻的是什么?

谢震博士:是的,这是我们项目组全体成员三年来共同努力的结果。大家都放弃了很多节假日,熬夜更是常事。此外,清华大学、清华信息国家实验室在人员和设备配置方面也给予了很大支持和便利,保障了项目的顺利进行。

注:谢震 清华信息科学与技术国家实验室研究员,麻省理工学院生物工程系的Ron Weiss教授是该论文的共同通讯作者。麻省理工学院博士生李寅青(Yinqing Li),原清华信息科学与技术国家实验室研究助理蒋云、实习生陈赫是该论文的共同第一作者。该项工作得到了北京市自然科学基金委、科技部973项目、青年千人计划、清华自主科研项目、清华信息国家实验室的资助。

来源:测序中国

为你推荐

诺和诺德:司美格鲁肽“保护期”将持续至2027年4月资讯

诺和诺德:司美格鲁肽“保护期”将持续至2027年4月

近日,诺和诺德全球总裁兼首席执行官杜麦克(Mike Doustdar)首度明确表态:司美格鲁肽在中国的监管数据保护将持续至2027年第二季度,届时仿制药才能开始合法进入市场。

2026-06-21 13:42

《中国阻塞性睡眠呼吸暂停公众认知调研报告》发布资讯

《中国阻塞性睡眠呼吸暂停公众认知调研报告》发布

OSA认知与诊疗缺口待补,专家呼吁推动早筛早诊

2026-06-21 11:28

第四批全国中成药集采与第二批接续采购中选结果资讯

第四批全国中成药集采与第二批接续采购中选结果

近日,全国中成药联合采购办公室正式发布《关于公布全国中成药采购联盟集中采购中选结果的通知》,备受业界关注的第四批全国中成药集中带量采购及第二批接续采购中选结果尘埃落定。

2026-06-20 21:08

科创板支持脑机接口、基因工程相关创新企业上市,已有企业申报资讯

科创板支持脑机接口、基因工程相关创新企业上市,已有企业申报

近日,上交所发布《上海证券交易所科创板企业发行上市申报及推荐暂行规定(征求意见稿)》,对外公开征求意见。

2026-06-19 22:12

又是一个父亲节,关注和做好前列腺癌早期筛查资讯

又是一个父亲节,关注和做好前列腺癌早期筛查

前列腺癌被称为中老年男性的隐形杀手——隐形在于早期几乎没有症状,杀手则在于部分恶性程度高的前列腺癌进展迅速,一旦发生转移,预后显著变差。

2026-06-19 14:59

低活跃预测不等于低风险,台风、飓风、强降雨和洪涝企业应做好哪些应对?资讯

低活跃预测不等于低风险,台风、飓风、强降雨和洪涝企业应做好哪些应对?

随着北半球夏季极端天气高发期到来,台风、飓风、强降雨和洪涝等风暴相关风险进入重点关注阶段。世界领先的健康和安全风险服务企业国际SOS提醒在全球运营的企业:风暴季准备的关...

2026-06-18 21:41

药石科技发布“绿色智能化学引擎”战略,强化下一代疗法CRDMO平台能力资讯

药石科技发布“绿色智能化学引擎”战略,强化下一代疗法CRDMO平台能力

CPHI China 2026期间,南京药石科技股份有限公司(股票代码:300725 SZ,以下简称“药石科技”)在上海举行集团战略发布会

2026-06-18 13:49

第二批全国中药饮片集采中选结果公示资讯

第二批全国中药饮片集采中选结果公示

6月16日,全国中药饮片联盟集中采购拟中选结果正式公布,根据公示结果信息,共有21465条拟中选信息,公示期至6月22日。

2026-06-18 10:42

因美纳在华推出移动式生信分析解决方案,推进蛋白质组学生态合作资讯

因美纳在华推出移动式生信分析解决方案,推进蛋白质组学生态合作

近日,因美纳正式推出“因美纳生信移动宝”,该生信分析解决方案采用移动式部署模式,旨在将DRAGEN™驱动的高性能算力直接送达科研与临床研究一线。同期,因美纳进一步强化其在...

2026-06-18 09:55

治疗早泄药物国内获批资讯

治疗早泄药物国内获批

6月15日,国家药监局药品批准证明文件送达信息显示,Plethora Solutions 和复星医药(600196 SH;02196 HK)联合申报的 5 1 类药物利多卡因丙胺卡因气雾剂获批上市,此为...

2026-06-17 21:36

新诺威名称变更为石药创新资讯

新诺威名称变更为石药创新

6月16日晚间,新诺威发布公告称,公司证券简称由新诺威变更为石药创新,证券代码“300765”保持不变,变更日期为2026年6月17日。

2026-06-17 09:13

第四届诺华中国患者日举办,照亮更有温度的患者支持生态资讯

第四届诺华中国患者日举办,照亮更有温度的患者支持生态

6月16日,第四届诺华中国患者日在上海成功举办。

2026-06-16 19:03

第106批仿制药参比制剂目录资讯

第106批仿制药参比制剂目录

经国家药品监督管理局仿制药质量和疗效一致性评价专家委员会审核确定,现发布仿制药参比制剂目录(第一百零六批)。

2026-06-16 16:18

武田制药公布Oveporexton新关键性研究数据资讯

武田制药公布Oveporexton新关键性研究数据

在第40届美国联合专业睡眠学会年会(SLEEP 2026)上公布的3期研究次要及探索性终点结果进一步显示,Oveporexton在广泛的日间及夜间症状方面带来改善

2026-06-16 12:58

兆科眼科硫酸阿托品滴眼液澳洲上市注册申请获受理资讯

兆科眼科硫酸阿托品滴眼液澳洲上市注册申请获受理

6月15日,兆科眼科发布公告称,公司就其用于减慢儿童近视加深疗法的硫酸阿托品滴眼液(0 02%剂量,产品代码:NVK002)提出的注册申请已获澳洲Therapeutic Goods Administrati...

2026-06-16 10:53

和铂医药和百图生科宣布联合成立AI医药公司资讯

和铂医药和百图生科宣布联合成立AI医药公司

6月15日,和铂医药和百图生科联合宣布,双方将建立全面战略合作伙伴关系,联合创立一家面向全球市场的新型AI管线研发公司MegaStream Techbio。

2026-06-16 10:25

陪审团认定安进故意侵权,和铂医药最高可获6060万美元赔偿资讯

陪审团认定安进故意侵权,和铂医药最高可获6060万美元赔偿

今日,和铂医药(02142 HK)发布公告,美国特拉华州联邦地区法院的陪审团就和铂医药针对安进公司(Amgen Inc )及其子公司Teneobio, Inc (以下合称“安进”)提起的专利侵...

2026-06-15 21:28

应对超重肥胖严峻挑战,辉瑞新一代GLP-1埃诺格鲁肽头对头研究验证临床优势资讯

应对超重肥胖严峻挑战,辉瑞新一代GLP-1埃诺格鲁肽头对头研究验证临床优势

超重与肥胖已是全球不可忽视的公共卫生挑战。

2026-06-15 19:58

年内创新药上市企业最大回购计划资讯

年内创新药上市企业最大回购计划

港股上述企业,中国生物制药(正大天晴为其旗下公司)今日发布公告,2026年6月12日,公司董事会决议通过一项股份购买计划,将视市场情况于未来12个月以不超过20亿港元总价在公开...

2026-06-15 15:56

拜耳研发开放日:共探医药创新未来资讯

拜耳研发开放日:共探医药创新未来

“拜耳研发开放日”活动近日在拜耳·亦庄开放创新中心举办。

2026-06-15 12:18