当细胞生物学遇上计算机思维，会产生什么样的火花？

原文作者：Neil Savage

研究人员需采用多学科方法调控细胞功能。

Yvonne Chen对一种特别的免疫细胞进行了基因工程改造，使其能够靶向识别肿瘤细胞表面的两种蛋白片段。当她第一次想要把这项研究发表出来时，好几位同事都劝她不要用不熟悉的计算机逻辑语言对成果进行描述。但她依旧坚持这样做了。

插图：David Parkins

Chen是加州大学洛杉矶分校的化学及生物分子工程师，她使用了一种被称为“嵌合抗原受体”（CARs）的合成蛋白对免疫细胞，更确切地说是一种T淋巴细胞，进行了修饰；这样一来，这种免疫细胞就能识别两种蛋白质片段——CD19和CD20，这两个片段可以诱导免疫系统活化，属于抗原物质。能够识别两个片段意味着，即便肿瘤细胞发生突变致使其中一种抗原不可识别，，T细胞仍然可以通过另一个抗原识别并杀死肿瘤细胞。Chen没有使用现有生物学术语将改造后的T细胞称为双特异性细胞，而是将其称为“或门嵌合抗原受体T细胞”（OR-gate CAR T cell），因为它具有识别一个或另一个靶点的能力。“

事实上，当初有很多人对我说‘你不应该将这种细胞称为或门嵌合抗原受体T细胞，因为研究T细胞的人，无论是细胞生物学家还是医生，都不会理解或门是什么意思’，”她说，“不过现在大家都称它为或门嵌合抗原受体T细胞，因为这种命名是有道理的。”

“或门”的概念在计算机领域更为常见，它指的是在存在两个输入选项中任意一个的情况下被触发的逻辑运算。Chen表示，“或门”（OR-gate）用几个英文字母就描述了细胞实际的功能，并将其与其他类型的双特异性嵌合抗原受体T细胞区分开来。她的或门细胞几乎已准备好进入临床试验阶段，而她的实验室也正在开发能够模拟其他逻辑功能的细胞，例如“与门”——仅当两个输入均为正时才运行，以及“非门”——如果输入为正，则输出为负。

交叉领域

随着科学家们为了特定目的对细胞活动进行基因层面的调控，计算机科学和工程学的术语和概念在生物学实验室里越来越普遍。计算机与工程学赋予了科研人员前所未有的能力，包括传统基因编辑工具，如病毒和锌指蛋白，以及新的可以对DNA进行更有靶向性编辑的CRISPR-Cas9技术。

科学家对一个或多个复制DNA的转录因子进行调整，并收集了大量数据以了解每个组合变化会对细胞产生怎样的影响。转录因子的组合如此之多，又如此之繁复，以至于需要一名计算机科学家为此专门建立一个模型。其他研究人员正在探索潜在的治疗方法，其中部分方法是基于患者自身的免疫细胞，让人们对胚胎发育有了全新的认识。或许有一天，这些技术会让人们创造出现在完全无法想象的东西，用斯坦福大学生物工程师Drew Endy的话来说就是“生命之灵”。