用于细胞比例控制的合成电路

基因工程的最新进展为人工多样化原核和真核细胞群体提供了多样化的工具。然而，实现对源自单个祖细胞的群体中多种细胞类型比例的精确控制仍然是一个重大挑战。本文介绍了一套旨在精确控制群体比例的重组酶介导的遗传装置，使不同功能能够分布在多种细胞类型中。我们系统评估了影响重组效率的关键参数，并开发了数据驱动模型来可靠预测二元分化结果。利用这些装置，我们构建了并行和串联电路拓扑，以实现用户定义的、多步细胞命运分支程序。这些分支装置促进了从单一祖细胞酵母菌株自主分化出精准发酵菌群，优化了用于色素沉着和纤维素降解等应用的细胞类型比例。在哺乳动物细胞中也获得了类似的效果。我们还通过协调细胞粘附分子的自组织，构建了具有遗传编码形态的多细胞聚集体。我们的工作全面表征了基于重组酶的细胞命运分支机制，并介绍了一种构建合成菌群和多细胞组装体的方法。