在人类历史的大部分时间里，我们通过放大来进一步提升我们对生命的认识 - 从宏观层面开始，向微观层面迈进。虽然有无数的进步促进了我们现代科学能力的进步，但显微镜和人类基因组计划已经成为最具开创性的两项，因为它们在无限小的范围内以极大的程度解开了生命的奥秘。事实上，我们已经发展到这样的程度，在过去的几年里，研究的趋势已经改变了方向。科学家现在倾向于观察特征并在微观层面上进行变化，以便在更大范围内转化为某些行为。从分析微生物组到利用CRISPR改变DNA，我们现在可以更加基础地控制科学现象，并拥有增强的工具包。
通常，这种新的强大的微观到宏观能力属于细胞工程的范畴，这是一种多学科的生物学方法，它利用传统的工程原理将细胞作为“程序化机器”来解决紧迫问题并跨越新的前沿。该领域相对较新，因此我们有很多东西需要学习。 “这真是令人兴奋，因为细胞是一个复杂的引擎，有很多元素，所以我们可以在[它]的行为中编码复杂的门控逻辑，制造比单个分子更智能和更智能的药物，”Jacob Glanville博士说。 D.，位于南旧金山的生物技术公司Distributed Bio的创始合伙人兼首席科学官。该公司通过创建具有前所未有的生物物理特性的分子管道，集成了计算免疫学，生物工程和机器人技术，以定义革命性生物工程药物的新范例。
克服工程细胞的挑战
凭借着重要的行业专业知识，特别是Distributed Bio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：了解细胞的工作原理，并利用这些工具使细胞按照您的意愿行事。
虽然在过去的几十年中，鉴于生物科学领域的众多创新，这似乎有点违反直觉，但我们仍然“理解生活如何运作的学习曲线”，他说。 “我们已经获得了许多生物体中许多基因功能的巨大见解，但我们仍然在学习控制基因如何[表达]的调控过程。可以公平地说，我们在设计单个蛋白质以实现我们想要的能力方面已经非常先进，但这是我们将继续学习和发展的东西，以进一步了解生活如何运作。“
进化无疑是科学的一个常数，无论是生命本身还是我们发展的技术，以加深我们对生活方式的认识。过去，克隆，电穿孔，锌指核酸酶和TALENS是编辑DNA的一些行业标准。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。
“我们可以使用CRISPR通过切割和粘贴来重新设计细胞 - 它易于使用，”格兰维尔说。 “旧的技术是不切实际的，但现在这些功能都在任何实验室的范围内，并且[细胞工程]已经大量增加”，他说，因为我们现在可以识别出系统的特定部分我们想要的方式 - 也许可以同时为数千个细胞做到这一点。 CRISPR在成为无处不在的工具之前仍有很多需要考虑的因素，不仅要考虑科学挑战，还要考虑道德挑战。
在Distributed Bio，这种演变通过先进的计算免疫工程得以体现;科学家们操纵细胞快速生成大量数据集，以推动更好的定向分析，以设计最佳抗体，T细胞受体等，其中存在近1亿个分子版本。格兰维尔将该公司的细胞工程方法描述为“使用特异性试剂”。
例如，采用嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法。 Distributed Bio利用先进的细胞工程技术寻找与肿瘤结合的抗体，客户随后将其应用于新的CAR-T疗法。
“由于我们的技术，我们有能力进行相当先进的细胞工程。我们已经创建了一个包含超过一亿个CAR-Ts [不同类型]受体的整个文库，因此我们可以快速搜索它以找到CAR-T在特定的工程限制条件下与目标结合，“格兰维尔说。
细胞工程的未来：癌症及其他
至于该领域的下一步，可能性几乎是无限的。格兰维尔预测说：“我们将不再使细胞产生新的蛋白质或小分子，而是制造出具有复杂逻辑电路的细胞。”凭借这些先进的决策能力，细胞可能会影响肿瘤的各种变化，根据治疗反应调节其影响，甚至可以作为小型外科医生，可以给予复杂的指令，以更智能地运作 - 制作科学的东西小说现实。
对于开发真正有效的抗实体肿瘤的CAR-T也有很大的推动力，格兰维尔认为这只是细胞工程应用的开始。 “更进一步，我看到我们探索的技术不仅仅是癌症。也许我们可以制造一群Tregs [调节性T细胞]来保护自身免疫性疾病，糖尿病患者或关节炎患者。你想要攻击细胞或调节它们的任何地方，让一群细胞在体内进行竞标是非常有价值的，因此人们几乎可以在任何想象的地方工作，“他预测道。 “我们对生活如何运作以及利用这种理解的良好实验的理解只会受到限制。”
只要我们不断努力，细胞工程的潜力只会随着人类获得巨大回报而继续增长。
