活细胞中可构建出编程的蛋白电路

合成生物学是一门研究如何改造活细胞以赋予其新功能的学科，从定期打开和关闭活细胞等简单任务，到检测和响应疾病状态等更复杂程序。通常，这是通过编辑细胞基因组来完成的，这会导致细胞复制时传递的永久性修改。根据Elowitz的说法，合成生物学的一个主要目标是从这种编辑方法转向不会产生永久性修改的解决方案。就像使用可拆卸胶带而不是强力胶一样，samp预处理合成生物学的目标是开发治疗性“电路”，可以通过注射来执行功能，然后在任务完成后消失。理想情况下，它们具有高度的针对性；这些治疗回路不是不加区别地影响所有细胞，而是可以检测细胞水平上的错误并相应地修复。

现在，这些研究人员已经开发出一套蛋白质构建模块，可以以多种组合方式进行组合，以产生感知环境并相应行动的蛋白质回路。该蛋白质生物学工具包的蛋白质成分可以以不同的方式组合，以执行从逻辑计算到信号处理的各种功能，最终构建诊断和响应特定细胞条件的系统。

为了展示这种蛋白质回路的未来潜力，研究人员建立了一种蛋白质回路，可以在实验室的培养皿中检测细胞是否携带癌基因，如果是的话，可以破坏它们。对于“正常”细胞，这种蛋白质回路是无害的。

研究人员说，生物医学最大的挑战之一是特异性：如何构建一种只影响特定细胞类型的治疗药物？那么，如何以一种非常具体的方式修改该单元格？这些任务对药物来说是挑战性的，但生物回路可以在这些任务中表现良好。蛋白质回路可以被编程来感知多种类型的信息，对它们进行处理，并以不同的方式对它们作出反应。事实上，我们的细胞功能正常的原因是因为我们的自然生物回路具有不可思议的力量。