杜克大學的生物工程師在實驗室中構建出了一種系統，模擬出復雜的相互作用，導致細胞中的人類基因被開啟。他們認為這一成果將使基因治療研究以及合成生物學新興領域受益。相關結果在線發表在《自然方法》（Nature Methods）雜志上。

這一新方法應該可以幫助基礎研究科學家揭示多種不同基因“開啟”或“關閉”的效應，并幫助臨床醫生開發出針對人類疾病的新基因治療。

杜克大學Pratt工程學院生物醫學工程學助理教授、基因組科學和政策研究所成員Charles Gersbach說：“我們知道人類基因不僅是開啟或關閉，也可以在廣泛水平上被激活。然而，我們也知道自然情況下人類基因受到很多蛋白間相互作用的調控，這些蛋白在生命系統中可導致多種效應。”

“相比于標準的遺傳研究，以一種自下而上的方式來解析天然基因網絡，我們開發了一種自下而上的方法，這使得我們能夠人為地模擬調控單個基因的大量蛋白之間，這些自然的復雜的相互作用。此外，這種方法使得我們能夠將細胞的基因開啟至從前不可能的水平，”Gersbach說。

人類細胞有大約2萬種基因負責生成大量的蛋白，其中許多蛋白可以影響其他基因的作用。能夠了解這些相互作用，將大大提高科學家們在生物醫學研究各個領域的能力。然而，由于這一自然系統的復雜性，合成生物學家們只能構建出簡單的基因網絡對每個組件進行精確控制。科學家們能夠將這些網絡應用于生物傳感、生物計算，或再生醫學，也能利用它們作為模型研究更復雜的自然系統。

Perez-Pinera說：“這一新系統是探索當前知之甚少的自然基因調控機制的一種有效的新方法。以這種方式，我們可以進一步提高合成生物學及在哺乳動物系統中進行生物學編程的能力。”

最新的研究發現是利用一種構建合成蛋白——轉錄激活子樣效應因子（transcription activator-like effectors ，TALEs）的新技術獲得。TALEs是一種可通過設計，與幾乎所有基因序列相結合的人工酶。由于這些TALEs制造容易，研究人員能夠生成許多的TALEs來控制特異的基因。

Gersbach說：“所有的生物系統都依賴基因調控。試圖合成再現自然中發生的過程，是生物工程研究人員所面臨一項挑戰。”