Aishani Aatresh在人类历史的大部分时间里，我们通过放大来加深对生活的认识——从宏观层面开始，慢慢向微观层面发展。虽然有无数的进步促进进步达到我们的现代科学能力，显微镜和人类基因组计划是最具开创性的两个，因为它们在很大程度上打开了生命的奥秘在无限小的尺度。事实上，我们已经进步到这样的程度，在过去几年里，研究的趋势已经转变了方向。科学家们现在倾向于在微观层面上观察特征并做出改变，从而在更大的范围内转化为特定的行为。从分析微生物组到利用CRISPR来改变DNA，我们现在在更基本的规模上控制科学现象，手中有一个增强的工具包。
一般来说，这种新的强大的从微观到宏观的能力是在细胞工程的保护伞下进行的，这是一种多学科的生物学方法，利用传统的工程原理将细胞作为一个“编程的机器”来处理紧迫的问题和穿越新的前沿。这是一个相对较新的领域，因此我们有很多东西要学习。“这真的很令人兴奋，因为细胞是一个包含很多元素的复杂引擎，所以我们可以在它的行为中编码复杂的门控逻辑，制造出比单个分子更智能、更聪明的药物。”总部位于旧金山南部的生物技术公司Distributed Bio的创始合伙人兼首席科学官Jacob Glanville博士说。该公司整合了计算免疫学、生物工程和机器人技术，通过创建具有前所未有的生物物理特性的分子管道，定义了革命性的生物工程药物的新范式。
克服工程细胞的挑战
拥有重要的行业专业知识，特别是分布式生物先进的计算免疫工程方法，Glanville确定了细胞工程需要克服的两个重大挑战:理解细胞如何工作和利用工具使细胞做你想让它们做的事情。
尽管考虑到过去几十年生物科学的众多创新，这似乎违反直觉，但我们在很大程度上“仍处于理解生命如何运作的学习曲线上，”他说。“我们已经对许多有机体中许多基因的功能有了深刻的认识，但我们仍在学习控制基因表达的调控过程。公平地说，我们在设计单个蛋白质做我们想做的事情的能力上已经相当先进，但这是我们将继续学习和进化的东西，以进一步了解生命是如何工作的。”
进化当然是科学中的一个常量，无论是关于生命本身，还是关于我们为加深对生命运作方式的认识而开发的技术。在过去，克隆、电穿孔、锌指核酸酶和TALENS是一些编辑DNA的行业标准。然而，基于操纵细菌免疫机制的CRISPR技术最近彻底改变了这一过程。
格兰维尔说:“我们可以使用CRISPR通过剪切和粘贴来再造细胞——它很容易使用。”“老技术是不切实际的,但现在这些功能在任何实验室和有巨大的扩散(细胞工程)”他说,因为我们现在可以识别特定部分的系统工作方式不是很想,也许这样做同时成千上万的细胞。在CRISPR成为一种无处不在的工具之前，它还有很多地方需要研究，这不仅要考虑到科学上的挑战，还要考虑到伦理上的挑战。
在分布式生物，这种进化已经通过先进的计算免疫工程表现出来;科学家操纵细胞快速生成大量数据集，以驱动更好的定向分析，以设计最佳的抗体、t细胞受体等，其中存在近1亿个分子版本。Glanville将公司的细胞工程方法描述为“使用特异性试剂”。
以嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)治疗为例。分布式生物利用先进的细胞工程技术来寻找与肿瘤结合的抗体，然后客户将其应用到新的CAR-T疗法中。
“由于我们的技术，我们有能力进行非常先进的细胞工程。我们已经创建了一个包含超过1亿CAR-T和不同类型受体的完整库，所以我们可以快速搜索它，在特定的工程约束下找到与目标结合的CAR-T，”格兰维尔说。
细胞工程的未来:癌症及其他领域
至于这个领域的下一步是什么，可能性几乎是无限的。格兰维尔预测说:“我们将超越让细胞产生一种新的蛋白质或小分子，转向具有复杂逻辑电路的细胞。”有了这些先进的决策能力，细胞可能会影响肿瘤的各种变化，根据治疗反应调节它们的影响，甚至像微型外科医生一样，可以接受复杂的指令，实现更智能的功能——让科幻小说中的东西成为现实。
开发真正有效的CAR-T来对抗实体肿瘤也有很大的推动作用，Glanville认为这只是细胞工程应用的开始。“未来，我们将探索癌症以外的技术。也许我们可以制造一群treg(调节性t细胞)来保护自身免疫、糖尿病或关节炎患者。在你想攻击或调节细胞的任何地方，拥有一群细胞在体内执行你的命令是超级有价值的，所以人们在你可以想象的范围内的任何地方工作，”他断言。“我们真正受到的限制是，我们对生命如何运作的理解，以及探索这种理解的好实验。”
只要我们不断挑战极限，细胞工程的潜力只会继续增长，因为它将为人类带来巨大的回报。
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