的治疗：植入物作为对策

      ETH教授Martin Fussenegger称之为分子假肢：具有特殊发育的基因回路的细胞，可以植入生物体内，在那里它们接管生物体自身无法完成的代谢功能。福森格尔和他在巴塞尔苏黎世理工学院生物系统科学与工程系的团队现在已经成功开发出这种功能比以前复杂得多的分子假体。这种假体是为量身定做的，银屑病是一种复杂的慢性皮肤炎症性疾病。

      过去建立的基因回路通常只监测环境中是否存在代谢分子a；如果存在，则产生代谢分子X作为反应。新的，更复杂的电路可以同时检测两个分子，A和B，并且只有当两者都存在时，它才能产生分子X和Y。“我们已经使用细胞组件来建立一个和逻辑门，这在电子学中是很常见的，没有它计算机就不能工作，”Fussenegger说。当研究人员在小鼠体内植入带有这种与门的电路时，该电路能够成功地抑制小鼠银屑病的各个阶段。

这种新型的分子假体使用的是人体内免疫细胞相互交流的语言：免疫细胞能够产生和检测的众多信使分子的语言。

      假体支持免疫系统

      在银屑病阶段，免疫系统的不同细胞以两种方式参与：第一，它们通过增加各种信使的产生，包括那些被称为TNF和IL-22的信使，负责触发炎症反应。其次，在稍后的时间，他们产生一系列的信使，导致炎症再次消退，其中包括IL-4和IL-10。

      ETH研究人员开发的电路可以检测炎症分子TNF和IL-22。如果（并且只有当）这两个信使同时存在时，回路产生抗炎分子IL-4和IL-10。”这样，我们的分子假体帮助免疫系统抑制炎症反应，”Fussenegger解释说。

      多孔胶囊中的设计细胞

      科学家们用海藻凝胶制成的多孔小胶囊，将200个人类细胞系的细胞用这种基因回路包裹在每个胶囊中。然后他们将6000粒这种微小的胶囊注射到小鼠的腹部。新的血管自然形成，并连接胶囊的血流。

      科学家们使用一种药物，在老鼠的皮肤上引发了一种类似牛皮癣的炎症反应。然后，他们将植入“设计细胞胶囊”的小鼠与未植入胶囊的小鼠进行比较。只有后者出现炎症症状。植入物成功地抑制了炎症。

      电路作为预警系统

      如今，牛皮癣的症状——发炎、发痒，有时皮肤出现片状——通常用局部涂抹的药膏来治疗。此外，还有一种药理学作用在全身。

      这种治疗通常在银屑病发作时开始。”这意味着，在现有疗法中，我们几乎总是落后于症状。”Fussenegger说。另一方面，基因回路植入物则很好地起到了预防作用：“这种回路在早期就开始产生抗炎信使——当一个阶段在炎症信使的水平上隐约出现时，而不是等到皮疹出现。”

      其他炎症性疾病

      Fussenegger说，在老鼠身上成功的实验是一项可行性研究。这类设计细胞是否以及何时能用于人类还有待观察。不过，他说，可以想象，这种细胞有朝一日也会被植入银屑病患者体内。由于结缔组织的生长会随着时间的推移将植入物从血流中切断，医生可能不得不每隔几个月更换一次。

      这种带与门的生物电路也可能适用于其他疾病。Fussenegger说：“慢性炎症性疾病是一个很好的例子，这种疾病不能通过测量单个分子来诊断。”然而，通常情况下，这种疾病可以通过测量血液中几个信使的轮廓的设计细胞来诊断。如果这个设计细胞也能产生治疗分子，它将为未来的各种疾病开辟有希望的治疗选择。