Engineering longevity—design of a synthetic gene oscillator to slow cellular aging▲论文标题&参考译文▼工程化长寿——设计合成基因振荡器来延缓细胞衰老【时间】 2023年4月28日在线发表【期刊】Science（IF=63.71）【作者】 郝楠（通讯）...【研究模型/对象】 酵母【核心内容】
近日，“ Science ”期刊上发表了一项基于合成生物学的研究，科研人员成功地重新编程酵母细胞的衰老过程，延长了细胞的寿命达82%。该研究采用了基因振荡器作为类似时钟的设备，通过周期性切换避免了细胞长时间处于有害的“衰老”状态，从而减缓了其退化速度。这一发现或将为设计更复杂的合成基因回路奠定基础，有效地延长更复杂生物体的寿命。
在该研究中，加州大学圣地亚哥分校的研究人员首先利用计算机模拟DNA老化电路的工作方式，再进行基因重组，设计了一个负反馈回路，阻止了正常的衰老过程，抑制了细胞进入预定的衰退和死亡路径。通过重新布线的电路作为基因振荡器的运行，让细胞能在两种有害的“衰老”状态中周期性切换，从而实现了延长细胞寿命的目标。此外，研究人员还使用微流体和延时显微镜来追踪细胞生命周期中的衰老过程，经过合成振荡器装置指导下的重新布线和老化的酵母细胞的寿命增加了82%。
WT（黑色，n=131个细胞）和合成振荡菌株（紫色，n=120个细胞）的复制寿命（代数；酵母复制增殖的代数越多，寿命越长）。在合成振荡菌株中的细胞中，偏离振荡的细胞（n=39个细胞）和持续振荡的细胞的寿命（n=74个细胞）分别显示为蓝色和红色虚线曲线。
这项研究的重要意义在于，它或将为设计更加复杂的合成基因回路奠定基础，从而有效地延长更复杂生物体的寿命。此外，这一发现也有望为预防年龄相关疾病提供新的思路，如癌症、糖尿病和心血管疾病等。值得注意的是，该研究所采用的合成基因振荡器可以被看作是一种通用系统，这意味着类似时钟的机制可能被应用于多种不同类型的细胞中，进一步扩大了其应用领域。
【启发】
这项利用合成生物学重新编程细胞衰老过程的研究，成功地实现了对细胞寿命的延长。通过设计基因振荡器，科研人员成功地阻断了细胞进入预定的衰退和死亡路径，从而减缓了其衰老的速度。这一发现或将为设计更复杂的合成基因回路提供新的思路，有望在预防和治疗年龄相关疾病方面具有广泛的应用。
参考文献（上下滑动阅读） https://www.science.org/doi/10.1126/science.add7631
https://www.bio-protocol.org/exchange/rap-new
https://github.com/zhoutopo/science_aging_model
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