細(xì)胞分化使得基因型相同的細(xì)胞產(chǎn)生在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上差異的細(xì)胞。對(duì)于細(xì)胞分化過程的發(fā)生，經(jīng)典表述認(rèn)為細(xì)胞的基因功能以及它們形成的復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在時(shí)空上控制了基因的表達(dá)量，從而編程了細(xì)胞命運(yùn)決定的過程。盡管可以解析絕大部分基因的功能，測(cè)量基因表達(dá)的時(shí)空動(dòng)力學(xué)，并可繪制出基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的草圖，但在細(xì)胞命運(yùn)決定過程中，仍然無法理解基因差異表達(dá)的源頭是什么，也無法精確預(yù)測(cè)命運(yùn)決定過程的走向。
近期，中科院深圳先進(jìn)院合成生物學(xué)研究所團(tuán)隊(duì)運(yùn)用造物致知的研究范式，通過定量實(shí)驗(yàn)和數(shù)理模型相結(jié)合的手段，觀察了人工合成“撥動(dòng)開關(guān)”基因回路在不同細(xì)胞生長(zhǎng)速率條件下的雙穩(wěn)態(tài)性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基因線路的雙穩(wěn)態(tài)性與細(xì)胞的生長(zhǎng)速率存在關(guān)聯(lián)關(guān)系。這表明，細(xì)胞命運(yùn)決定過程中，生長(zhǎng)速率的變化可能會(huì)引起基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定狀態(tài)變化，從而左右細(xì)胞的命運(yùn)走向，并通過進(jìn)一步研究揭示了這一響應(yīng)背后的機(jī)制。相關(guān)研究成果發(fā)表在《Nature Chemical Biology》雜志上，題為“Unbalanced response to growth variations reshapes the cell fate decision landscape”。
綜上，這項(xiàng)研究成果有助于更好地理解細(xì)胞生長(zhǎng)調(diào)控細(xì)胞命運(yùn)決定的新機(jī)制，并為合成生物技術(shù)應(yīng)用提供了新的研究思路。
