中国科学院深圳先进技术研究院与哈佛大学联合团队在细胞分化调控领域取得重要突破。科研人员成功构建出基于重组酶的可编程细胞分化与比例控制平台,该系统能够通过预设程序实现单一祖细胞向多种子代细胞的自主分化,并精确控制不同类型细胞的生成比例与分化顺序。相关研究成果已发表于国际顶级学术期刊《自然》杂志。
传统合成生物学技术在调控细胞行为时面临显著挑战:当细胞类型增加时,系统复杂度呈指数级上升,且难以实现对子代细胞比例的精准控制。研究团队前期开发的细胞"分岔选择"装置虽能引导细胞沿不同路径分化,但比例调控范围有限。经过持续优化,新平台将子代细胞比例调控精度提升至0.1%至99.9%的宽幅区间,并通过数学模型实现了分化结果的预测性设计。
该平台的核心创新在于整合了重组酶开关与反馈控制机制。科研人员通过构建合成基因线路,使细胞群体比例能够按照预设程序进行动态调整。实验数据显示,在纤维素降解应用中,经过编程的细胞群体不仅完成分化,还能根据功能需求进行分工协作,展现了定量合成生物学在复杂细胞系统设计中的独特优势。
研究团队介绍,新平台突破了传统细胞分化调控的随机性局限,使细胞行为从"自然选择"转向"人工设计"。通过调整基因线路中的"开关"结构,研究人员能够预先设定不同子代细胞的生成比例,这种可编程特性为活体材料制造、类器官构建等前沿领域提供了全新技术路径。
目前,科研人员正在完善平台的稳定性与扩展性,计划引入细胞间通信模块、自适应调控系统以及环境响应机制。这些改进将使平台能够应对更复杂的生物制造需求,为组织工程、智能治疗系统等领域的实际应用奠定基础。实验证明,经过优化的细胞群体在持续工作两周后仍能保持预设的分化比例与功能分工。






