通過確定細(xì)胞在衰老過程中遵循的兩種不同途徑，研究人員對(duì)這些過程進(jìn)行了基因編程，以延長(zhǎng)細(xì)胞的壽命。

 

  該研究表明，利用合成生物學(xué)對(duì)細(xì)胞衰老過程進(jìn)行重新編程已導(dǎo)致在酵母細(xì)胞中產(chǎn)生合成基因發(fā)生器，與正常老化的酵母細(xì)胞相比，壽命延長(zhǎng)了82%。有助于更復(fù)雜的生物體的壽命。

 

  在研究過程中，研究人員對(duì)控制細(xì)胞衰老的電路進(jìn)行了基因重新編程，因此他們創(chuàng)建了一個(gè)負(fù)反饋回路來阻止衰老過程，而不是正常的撥動(dòng)開關(guān)操作。重新調(diào)諧的電路像稱為遺傳振蕩器的發(fā)條裝置一樣工作，使細(xì)胞周期性地在兩種危險(xiǎn)的“老化”狀態(tài)之間切換，避免長(zhǎng)時(shí)間處于減緩細(xì)胞生長(zhǎng)或退化的狀態(tài)之一。

 

  研究人員首先使用計(jì)算機(jī)模擬DNA 老化回路的工作原理，這種方法比更傳統(tǒng)的遺傳策略具有節(jié)省時(shí)間和資源的優(yōu)勢(shì)，以確定有效的長(zhǎng)壽策略。

 

  據(jù)研究人員介紹，這是首次利用合成生物學(xué)和計(jì)算驅(qū)動(dòng)的工程原理來合理地重新設(shè)計(jì)基因回路和重新編程衰老過程，從而有效地延長(zhǎng)壽命。

 

  三年前，研究人員發(fā)現(xiàn)細(xì)胞在其一生中會(huì)發(fā)生一系列分子變化，直至最終退化和死亡。然而，他們注意到具有相同遺傳物質(zhì)和相同環(huán)境的細(xì)胞可以遵循不同的衰老途徑：一些細(xì)胞因DNA 穩(wěn)定性逐漸喪失而衰老，而另一些細(xì)胞因線粒體功能障礙而衰老。

 

  新研究表明，在相同情況下細(xì)胞衰老的兩種途徑，線粒體（綠色）和DNA（紅色），不同于其他通過阻止細(xì)胞進(jìn)入預(yù)定的衰退和死亡途徑，從而減緩衰老來迫使細(xì)胞逆轉(zhuǎn)衰老的方法。時(shí)鐘和類似時(shí)鐘的遺傳振蕩器可以成為用于此目的的多功能系統(tǒng)。

 

  在一項(xiàng)使用酵母細(xì)胞作為人類細(xì)胞衰老模型的研究中，研究人員開發(fā)并使用微流體和延時(shí)顯微鏡來跟蹤細(xì)胞整個(gè)生命周期的衰老過程，與合成振蕩器裝置中正常老化的酵母細(xì)胞進(jìn)行比較。在的指導(dǎo)下合成重建和老化的酵母細(xì)胞的壽命。

 

  研究人員指出，這一結(jié)果證明了合成生物學(xué)在重編程細(xì)胞衰老方面的成功應(yīng)用，并可能為開發(fā)合成基因回路以有效延長(zhǎng)更復(fù)雜生物體的壽命奠定基礎(chǔ)。

 

  研究人員現(xiàn)在正在將這一結(jié)果擴(kuò)展到幾種類型的人類細(xì)胞的老化，包括干細(xì)胞和神經(jīng)元。