中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院與哈佛大學(xué)聯(lián)合團(tuán)隊(duì)在細(xì)胞分化調(diào)控領(lǐng)域取得重要突破。科研人員成功構(gòu)建出基于重組酶的可編程細(xì)胞分化與比例控制平臺(tái)，該系統(tǒng)能夠通過(guò)預(yù)設(shè)程序?qū)崿F(xiàn)單一祖細(xì)胞向多種子代細(xì)胞的自主分化，并精確控制不同類型細(xì)胞的生成比例與分化順序。相關(guān)研究成果已發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志。

傳統(tǒng)合成生物學(xué)技術(shù)在調(diào)控細(xì)胞行為時(shí)面臨顯著挑戰(zhàn)：當(dāng)細(xì)胞類型增加時(shí)，系統(tǒng)復(fù)雜度呈指數(shù)級(jí)上升，且難以實(shí)現(xiàn)對(duì)子代細(xì)胞比例的精準(zhǔn)控制。研究團(tuán)隊(duì)前期開(kāi)發(fā)的細(xì)胞"分岔選擇"裝置雖能引導(dǎo)細(xì)胞沿不同路徑分化，但比例調(diào)控范圍有限。經(jīng)過(guò)持續(xù)優(yōu)化，新平臺(tái)將子代細(xì)胞比例調(diào)控精度提升至0.1%至99.9%的寬幅區(qū)間，并通過(guò)數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)了分化結(jié)果的預(yù)測(cè)性設(shè)計(jì)。

該平臺(tái)的核心創(chuàng)新在于整合了重組酶開(kāi)關(guān)與反饋控制機(jī)制。科研人員通過(guò)構(gòu)建合成基因線路，使細(xì)胞群體比例能夠按照預(yù)設(shè)程序進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在纖維素降解應(yīng)用中，經(jīng)過(guò)編程的細(xì)胞群體不僅完成分化，還能根據(jù)功能需求進(jìn)行分工協(xié)作，展現(xiàn)了定量合成生物學(xué)在復(fù)雜細(xì)胞系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

研究團(tuán)隊(duì)介紹，新平臺(tái)突破了傳統(tǒng)細(xì)胞分化調(diào)控的隨機(jī)性局限，使細(xì)胞行為從"自然選擇"轉(zhuǎn)向"人工設(shè)計(jì)"。通過(guò)調(diào)整基因線路中的"開(kāi)關(guān)"結(jié)構(gòu)，研究人員能夠預(yù)先設(shè)定不同子代細(xì)胞的生成比例，這種可編程特性為活體材料制造、類器官構(gòu)建等前沿領(lǐng)域提供了全新技術(shù)路徑。

目前，科研人員正在完善平臺(tái)的穩(wěn)定性與擴(kuò)展性，計(jì)劃引入細(xì)胞間通信模塊、自適應(yīng)調(diào)控系統(tǒng)以及環(huán)境響應(yīng)機(jī)制。這些改進(jìn)將使平臺(tái)能夠應(yīng)對(duì)更復(fù)雜的生物制造需求，為組織工程、智能治療系統(tǒng)等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)證明，經(jīng)過(guò)優(yōu)化的細(xì)胞群體在持續(xù)工作兩周后仍能保持預(yù)設(shè)的分化比例與功能分工。