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合成生物学在实际应用之前需要强大的安全机制

有针对性的癌症治疗,毒性传感器和生活工厂:合成生物学有可能彻底改变科学和医学。但是,在技术为实际应用做好准备之前,需要更多关注其安全性和稳定性,“当前化学生物学意见”发表的一篇评论专家说。

合成生物学涉及设计像细菌这样的微生物,使它们以某种方式表现出来。例如,细菌可以被设计成在检测到某些分子时发光,并且可以变成微小的工厂来产生化学物质。

合成生物学现在已经到了一个阶段,它已经准备好从实验室进入现实世界,用于患者和现场。根据美国哈佛医学院文章的作者之一Pamela Silver教授的说法,这一举措意味着研究人员应该更加关注人体等生物系统中工程微生物的安全性。

“从历史上看,分子生物学家将微生物改造成工业生物来生产不同的分子,”西尔弗教授说。“我们发现微生物的次数越多,就越容易编程。我们现在已经进入合成生物学非常激动人心的阶段,我们已经准备好应用我们在现实世界中开发的东西了,这就是安全的地方至关重要。“

微生物对健康有影响;他们与动物互动的方式越来越多地被微生物组研究所揭示 - 研究生活在体内的所有微生物 - 这使得它们更容易,更快速地工程化。科学家现在能够合成全基因组,从技术上讲,可以从头开始构建微生物。

“最终,这是未来 - 这将是我们对微生物和其他细胞类型进行编程的方式,”Silver博士说。“微生物的基因组很小,所以它们不会太复杂而无法从头开始构建。这为我们设计它们以完成特定工作提供了巨大的机会,我们也可以在安全机制中进行编程。”

与工程微生物基因组相关的一个重要安全问题是将其基因转移到野生微生物中。微生物能够在繁殖过程中转移其DNA片段,从而导致遗传进化。与合成生物学相关的一个关键挑战是阻止工程基因组和野生微生物基因组之间的这种转移。

已经有几个层次的安全基础设施,以确保不进行不道德的研究,以及实验室允许的生物种类。据Silver博士称,现在的重点是确保安全的技术。当科学家们构建合成微生物时,他们可以使用称为杀伤开关的机制进行编程,如果环境以某种方式发生变化,微生物就会自我毁灭。

微生物传感器和药物输送系统可以在实验室中发挥作用,但研究人员尚不确定它们如何在人体或大规模生物反应器中发挥作用。工程生物具有巨大的潜力,但只有在被证明是可靠的,可预测的和具有成本效益的情况下它们才有用。今天,工程菌已经在癌症的临床试验中,这只是一个开始,Silver博士说。

“这个领域向前发展的速度令人难以置信。我不知道发生了什么 - 也许这是媒体的报道,也许是魅力 - 但我们正处于一个非常令人兴奋的边缘。一旦我们想到了如何更快速,更轻松地制造基因组,合成生物学将改变我们作为研究人员的工作方式,甚至改变我们治疗疾病的方式。“

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