合成生物学在普通纸上,结果页面

宣布的新成果在合成生物学生物工程研究所的研究人员,这将允许复杂的细胞识别反应进行活细胞之外,科学家将敢梦想:有一天可以便宜,可交付和准确的测试套件使用唾液或一滴血来识别特定疾病或感染——一个壮举,可以在世界任何地方完成,几分钟内,没有实验室的支持,通过使用一个袖珍的诊断工具。

一旦牵强的想法似乎在接近达到两项新研究的结果描述的进步,今天发表在细胞,通过广泛的跨团队合作两队Wyss研究所由Wyss核心教员詹姆斯·柯林斯博士和彭殷博士. .

“在过去的15年里,有激动人心的合成生物学的进步,”柯林斯说,世卫组织也在波士顿大学的生物医学工程和医学教授,主任和合成生物学的中心的创始人之一。“但是直到现在,研究人员在他们的进展有限由于生物系统的复杂性和试图进行转换时所面临的挑战。合成生物学一直局限于实验室,在活细胞或在液体溶液测试管。”

传统的过程可以通过一个比喻来想到计算机编程。合成基因网络构建执行功能,类似于软件应用程序,在一个活细胞或液体的解决方案,这被认为是“操作系统”。

“我们能够做的就是创建一个体外,无菌,非生物的操作系统我们可以理性地设计合成,生物机制执行特定的功能,”柯林斯说,第一个研究的资深作者,“纸质合成基因网络”。

利用一个创新chemistry-based纸诊断之前由Wyss研究所核心教员George Whitesides博士,新的体外操作系统是普通纸张。

“我们利用细胞的遗传机制和嵌入在纸的纤维矩阵,然后可以冻结干燥的储存和运输,我们现在可以合成生物学走出实验室,在任何地方使用它,以便更好地理解我们的健康和环境,”主要作者,Wyss说Keith Pardee博士。

生物项目在纸上

使用标准设备在他的实验室和商业化,无细胞系统,Pardee设计和建造各种纸质诊断和生物传感器。他还利用常用的荧光和变色蛋白质提供可见的迹象表明工作的机制。一旦建立,纸质工具可以冷冻乾安全室温储存和运输,保持其有效性长达一年。被激活,冻干纸需要用水只是水化。

纸质平台也可以使用在实验室中节省了大量的时间和成本比传统的体内细胞研究方法验证工具。”,这通常需要两到三天验证工具在一个活细胞,这可以通过使用一个合成生物学纸质平台在90分钟,“Pardee表示。

概念证明,柯林斯和Pardee演示了各种有效的基于纸张的工具包括小分子RNA基因开关的驱动,快速设计和施工复杂的基因电路、可编程的纸质诊断能够检测抗生素耐药细菌甚至埃博拉病毒毒株特异性。

埃博拉传感器是由监管机构使用基于纸张的方法和利用新基因称为“立足开关”,一个新系统来控制基因表达与无与伦比的可编程性和灵活性在第二项研究在细胞。尽管它的发明者设计立足开关调节基因在活细胞内,它的功能很容易转移到普通冻干纸的便利,展示真正的健壮性纸冻干技术和开关的立足点。

埃博拉传感器是由Wyss研究所博士后研究员Alex绿色,博士,成功立足开关调节器及其报告的主要作者,在西非危机带来了致命的病原体全球关注的焦点。由于其简单的组装和快速原型设计能力,绿色是急于测试纸质平台作为立足开关的操作系统,他最初开发编程在活细胞基因表达。绿色伸出Pardee和他们一起组装原型埃博拉传感器在不到一天然后开发了一个试验,可以区分苏丹、扎伊尔病毒株后的一小时内曝光。

把“合成”“合成生物学”

立足开关是这样的一个精确的生物传感器,因为它可以被编程只与特定的反应,目标,产生真正的“开关”的行为与前所未有的打开目标基因表达的能力。它可以用来精确检测几乎任何类型的RNA签名,然后打开一个特定的蛋白质的生产。

报道在报纸上“基因表达的立足之地开关:De-Novo-Designed监管机构”,绿色开发的立足点与资深作者阴基因开关调节器,是谁在系统生物学副教授哈佛医学院除了Wyss核心教员。

”,而传统的合成生物学复杂精度和功能,因为它依赖于用途和听觉现有生物部分,立足开关的灵感来源于自然,但完全是小说,de-novo-designed基因表达,“阴说。

“我们看着我们的进度来合理设计动态DNA在试管中及其应用相同的基本原则来解决问题在合成生物学,”尹说。RNA-based有机nanodevice结果立足开关,是一个真正的“合成”合成基因调节器与40倍比传统监管机构更好的控制基因表达的能力。

立足开关函数精确,许多不同的立足点开关可以同时操作位于相同的单元中。这允许几个立足交换机连接在一起,创建一个复杂的电路,可编程进行多工位的功能,比如首先检测病原体,然后提供一个适当的治疗。

”,而不是重新设计现有的自然进化的一部分,我们要改变我们的思维方式,利用自然产生的原则,从头构建,”格林说。材料科学博士学位和较强的计算机编程能力允许他接近生物拥有一个全新的视角,开始从地面工程师立足开关,而不是仅仅重组现有的自然部分。

通过结合力量,两个Wyss研究所团队表明,立足开关,所以有效的活细胞体内基因表达的动态控制,也完全有能力运作体外冷冻纸上。以其令人印象深刻的基因调控功能能够走出实验室,便于运输的诊断和基因治疗,纸质立足开关承诺对人类和环境的健康产生深远影响。

“是否使用体内或体外,能够理性地设计基因监管机构日益复杂的合成生物电路打开许多扇门,”格林说。

Wyss效应

站在自己的,纸质合成基因网络和立足开关监管者可以合成生物学都有革命性的影响:前者将合成生物学的传统监禁一个活细胞,后者提供了一个合理的设计框架,使新创的设计部分和基因调控网络。但是这两种技术结合在一起可以真正奠定了强大的、多元生物电路和传感器,可以快速和廉价地组装运输和使用在世界任何地方。

”的理念共享和协作实现这些结果的发生是团队合作的证据Wyss的命脉,“学院创始董事也因格贝尔说,医学博士血管生物学教授,博士,哈佛医学院和波士顿儿童医院,生物工程教授和哈佛大学工程与应用科学学院的。“但我们超越协作,以确保这些伟大的思想转化为有用的技术,可以在现实世界中产生变革性的影响。”