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Synthetic biology moving into the clinic.
文献信息
| DOI | 10.1126/science.1206843 |
|---|---|
| PMID | 21885773 |
| 期刊 | Science (New York, N.Y.) |
| 影响因子 | 45.8 |
| JCR 分区 | Q1 |
| 发表年份 | 2011 |
| 被引次数 | 162 |
| 关键词 | 合成生物学, 临床应用, 生物医学, 治疗, 疫苗开发 |
| 文献类型 | Journal Article, Research Support, N.I.H., Extramural, Research Support, Non-U.S. Gov't, Review |
| ISSN | 0036-8075 |
| 页码 | 1248-52 |
| 期号 | 333(6047) |
| 作者 | Warren C Ruder, Ting Lu, James J Collins |
一句话小结
合成生物学作为一个新兴领域，致力于工程化生物分子系统以满足多种应用需求，近年来在设计和构建复杂基因网络方面取得显著进展，尤其在临床应用如传染病和癌症治疗中展现出巨大潜力。该研究强调了合成生物学在生物医学领域的发展及其未来的临床应用前景。
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合成生物学 · 临床应用 · 生物医学 · 治疗 · 疫苗开发
摘要
合成生物学是一个新兴领域，专注于工程化生物分子系统和细胞能力，以满足多种应用需求。十多年前，受电气工程启发的合成基因网络的创建标志着该领域的重大进展。从那时起，该领域设计并构建了越来越复杂的电路和结构，并开始在多种环境中使用这些系统，包括临床应用。这些努力包括开发用于治疗传染病和癌症的合成生物学疗法，以及在疫苗开发、微生物组工程、细胞治疗和再生医学等方面的应用。在此，我们强调合成生物学在生物医学应用方面的进展，并讨论该领域的临床潜力。
英文摘要
Synthetic biology is an emerging field focused on engineering biomolecular systems and cellular capabilities for a variety of applications. Substantial progress began a little over a decade ago with the creation of synthetic gene networks inspired by electrical engineering. Since then, the field has designed and built increasingly complex circuits and constructs and begun to use these systems in a variety of settings, including the clinic. These efforts include the development of synthetic biology therapies for the treatment of infectious diseases and cancer, as well as approaches in vaccine development, microbiome engineering, cell therapy, and regenerative medicine. Here, we highlight advances in the biomedical application of synthetic biology and discuss the field's clinical potential.
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主要研究问题
- 合成生物学在临床应用中面临哪些主要挑战和障碍？
- 在合成生物学的治疗方法中，哪些疾病的治疗效果最为显著？
- 合成生物学如何在疫苗开发中提高免疫反应的有效性？
- 未来合成生物学在再生医学中的潜在应用是什么？
- 微生物组工程在合成生物学中的角色和影响是什么？
核心洞察
1. 研究背景和目的
合成生物学是一个新兴领域，旨在通过工程化生物分子系统和细胞能力，满足多种应用需求。该领域的发展始于十多年前，受到电气工程的启发，创建了合成基因网络。随着时间的推移，合成生物学在设计和构建复杂电路与构造方面取得了显著进展，逐渐将这些系统应用于临床环境。研究的主要目的是探索合成生物学在生物医学中的应用，特别是在感染性疾病和癌症治疗方面的潜力，以及在疫苗开发、微生物组工程、细胞治疗和再生医学中的新进展。
2. 主要方法和发现
本研究回顾了合成生物学在生物医学领域的应用，特别是通过设计和构建合成基因网络来开发治疗方案的方法。研究表明，合成生物学可以有效地设计出能够调控细胞行为的基因电路，进而应用于临床。这些方法已经在多个方面取得了进展，包括:
- 合成生物学疗法：用于感染性疾病和癌症的治疗。
- 疫苗开发：利用合成生物学技术提高疫苗的有效性和安全性。
- 微生物组工程：通过工程化微生物组来改善患者的健康状况。
- 细胞治疗与再生医学：开发新的细胞治疗方法以修复或替代受损组织。
3. 核心结论
合成生物学在临床应用方面展现出巨大的潜力，能够为治疗复杂疾病提供创新的解决方案。通过工程化细胞和生物分子，研究人员能够设计出新型的治疗策略，这些策略不仅提高了治疗效果，还可能降低副作用和治疗成本。随着技术的不断进步，合成生物学有望成为未来医疗的重要工具。
4. 研究意义和影响
本研究强调了合成生物学在生物医学领域的广泛应用及其潜在影响。随着合成生物学技术的不断成熟，未来可能会出现更多基于此技术的创新治疗方案，从而改变传统医学的治疗方式。这不仅有助于提高患者的生活质量，也可能推动整个医疗行业的变革。此外，合成生物学的进步还可能促进相关领域的跨学科合作，推动科学研究和技术开发的进一步融合。
引用本文的文献
- Synthetic biology: integrated gene circuits. - Nagarajan Nandagopal;Michael B Elowitz - Science (New York, N.Y.) (2011)
- Emerging biomedical applications of synthetic biology. - Wilfried Weber;Martin Fussenegger - Nature reviews. Genetics (2011)
- Rationally designed families of orthogonal RNA regulators of translation. - Vivek K Mutalik;Lei Qi;Joao C Guimaraes;Julius B Lucks;Adam P Arkin - Nature chemical biology (2012)
- Engineering commensal bacteria for prophylaxis against infection. - Yih-Lin Goh;HongFei He;John C March - Current opinion in biotechnology (2012)
- Mapping the environmental fitness landscape of a synthetic gene circuit. - Dmitry Nevozhay;Rhys M Adams;Elizabeth Van Itallie;Matthew R Bennett;Gábor Balázsi - PLoS computational biology (2012)
- Social interaction, noise and antibiotic-mediated switches in the intestinal microbiota. - Vanni Bucci;Serena Bradde;Giulio Biroli;Joao B Xavier - PLoS computational biology (2012)
- Foundations for the design and implementation of synthetic genetic circuits. - Adrian L Slusarczyk;Allen Lin;Ron Weiss - Nature reviews. Genetics (2012)
- Risk factors and early detection of breast cancer: facts, questions, and genome-based perspectives. - Demosthenes E Ziogas - Current oncology (Toronto, Ont.) (2012)
- Towards the rational design of synthetic cells with prescribed population dynamics. - Neil Dalchau;Matthew J Smith;Samuel Martin;James R Brown;Stephen Emmott;Andrew Phillips - Journal of the Royal Society, Interface (2012)
- Dynamical systems approach to endothelial heterogeneity. - Erzsébet Ravasz Regan;William C Aird - Circulation research (2012)
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