文｜陈根

对生物学领域的研究来说，合成生物学产生了重要的影响。利用工程学思维和方法，合成生物学揭开了很多生命系统的调控机制，改造并扩展了一系列生物元件，带来了广泛的生物医学应用，为疾病诊断与治疗提供了新途径。

近日，圣路易斯华盛顿大学的研究人员利用合成生物学手段，设计了一种植入式基因工程细胞复合物，其可在炎症因子刺激下分泌抗细胞因子药物，治疗多种慢性病。

合成基因线路是由不同功能的生物分子和基因元件组成的自动控制装置，通过在活细胞中感受、整合和处理分子信号，从而行使特定的生物功能。具体而言，合成基因线路分为输入、运算、输出三个模块。

首先，输入感知细胞内信号，比如利用肿瘤细胞特异性启动子，在相应的肿瘤细胞内表达其调控的基因；然后对输入进行计算与处理；最后，释放生物信号以实现预期的调控目标。

类风湿性关节炎 （rheumatoid arthritis，RA） 是一种慢性、对称性、进行性的自身免疫炎症性疾病，大约 40％ 的患者对药物治疗没有反应。就算药物能够产生应答，但也会衍生一系列副作用。

而该植入型智能细胞疗法，在诱导多能干细胞 （iPSC） 中设计了一个基因线路，当白细胞介素 － 1 与细胞膜上的 IL－1 受体结合，就会通过 NF－κB 信号通路，激活趋化因子 Ccl2 启动子，启动下游 IL－1Ra 基因，分泌 IL－1Ra 并释放到细胞外，与 IL－1 竞争性结合 IL－1 受体，最终减少细胞免疫反应。

值得一提的是，研究人员还对炎症性关节炎小鼠植入了工程细胞复合物，结果显示，小鼠的炎症指标降低了约 40％，同时炎症因子对骨的侵蚀也有所减少。这说明，该方法或许还能够用于多种慢性病治疗。

此外，该工程细胞单次被激活所释放的 IL－1Ra 至少能持续 72 小时，而之前报道的注射型 IL－1Ra 一般仅能持续数小时。未来，希望该疗法可以为患者带来福音。