写的:
马克•维格斯沃斯
阿斯利康研发部探索科学总监欧洲杯微信买球
药理学、生物学和数学专业知识结合，创建了第一个完全可调的g蛋白偶联受体(GPCR)系统;酵母细胞中信号通路的活“数学模型”，发表在本周的《细胞》杂志上．创建系统是一个跨学科的努力,有许多潜在的应用,包括使用作为一个高度敏感的生物传感器,有助于更好地理解为什么有些病人比别人有更好的药物反应,甚至在未来的能力来控制合成细胞系统细胞疗法
欧洲杯微信买球阿斯利康的Mark Wigglesworth是Discovery Sciences的主任，他与他的合著者Tom Ellis博士(伦敦帝国理工学院工程学院的读者)和Graham Ladds博士(剑桥大学药理学学院的讲师)谈论了这项发表的研究——它的背景、发现和影响．
这个项目显示了利用领域内和跨领域的联系，以及在适当的时间将互补的专业知识引入项目的好处，从而将科学提升到更高的水平。
马克•维格斯沃斯:介绍一下这项研究的背景——我对合成生物学和GPCRs有着长期的兴趣，几年前我邀请Tom在阿斯利康就这个话题做了一次演讲。欧洲杯微信买球我们的一位硕士课程学生威廉·肖(William Shaw，本文的第一作者)就在观众席上。汤姆的演讲结束后，威尔来找我，说他受到启发，想围绕汤姆的演讲做一个博士。我们讨论了想法，我联系了汤姆，建立了联系。当时，我们的兴趣集中在如何感知和适当地做出反应，以产生有可能改变疾病的细胞系统。威尔、汤姆和我随后成功地申请了一个CASE学生奖学金(资助一个合作的学术和产业安置)，让威尔在帝国理工学院汤姆的实验室攻读博士学位。
马克:汤姆，你能告诉我们导致我们现在这个项目的想法吗?
汤姆·埃利斯:我们知道GPCR系统被用于检测人类细胞中的大多数东西，我们认为我们可以把它们带出体外，用作生物传感器(或“生物传感器”)。利用这种自然工程可以让我们创造出具有人工合成物难以复制的能力的系统。
我们从研究在酵母中敲除哪些基因来分离出一个GPCR途径开始。我们开发了一套CRISPR试剂编辑关键基因的工具;我们想要删除任何不需要的交互作用以外的兴趣途径，可能扭曲的图片。
很明显，数学模型可以帮助我们识别和定位我们需要消除的部分路径。这时你建议让格雷厄姆加入。
马克:格雷厄姆，你能告诉我们你在这个项目中所扮演的角色吗?
格雷厄姆拉兹介绍:我的实验室做数学建模，我也有在酵母中表达人类受体的经验。
汤姆和威尔正在研究他们感兴趣的影响细胞反应的成分。与基因编辑相比，使用计算模型更快、更容易做到这一点，所以我们使用模型来找到编辑路径中的“最佳点”，然后再进行修改在活的有机体内．我们之前在酵母中创建了信号级联的模型，然后我们将这些模型训练到汤姆和威尔的系统中。
这项研究确实是一个双向的过程，数学和生物学数据相互帮助完善。
马克:除了支持生物学数据的数学模型之外，生物学数据还帮助完善数学模型，这是正确的吗?
格雷姆:是的。汤姆和威尔可以破坏基因在活的有机体内根据我们的模型预测会发生什么，然后得出结果，看看这些结果如何符合模型。这个信息是根据我们的观察得来的在活的有机体内被输入到我们的模型中，以进一步改进它们。这项研究确实是一个双向的过程，数学和生物学数据相互帮助完善。
马克:简而言之，关键发现是什么?
汤姆:关键的科学发现是，在GPCR信号转导中，有一些关键成分可以非常可靠地预测细胞如何对它通过GPCR检测到的信号作出反应。
使用数学建模工作和实验工作的组合来创建一个精心设计的细胞,我们能够证明几乎所有细胞如何回应一个分子的特征——包括细胞可以通过调优应对特定的分子浓度激活它,通过改变途径中一些蛋白质的水平。
格雷姆:我们现在创造的是活酵母，有一个分离的GPCR信号通路。这是第一个这样的系统，并结合了两者的优点在活的有机体内和计算系统。就像我们在计算系统中所做的那样，我们对每个部件都有完全的控制，但我们所观察到的一切都发生在生活中系统．
很简单，这个项目不会单独存在于这些组织中。合成和药理学能力和经验与数学建模结合在一起，使之成为现实。
马克:这是非常令人兴奋的。你认为这类工作未来的发展方向是什么?
汤姆:这确实是非常令人兴奋的，而且这种系统具有更广泛的生物医学意义和应用。理论上，我们可以通过调节部分信号通路来确定这些受体的敏感性，这样它们就能检测出我们感兴趣的特定分子浓度。
能够在每个阶段检查GPCR通路也可以让我们更好地理解患者对药物的反应，以及为什么有些患者的反应比其他人好，尽管看起来有相似的受体表达——这可能是由于下游的差异。GPCRs信号参与了很多疾病的通路，因此很多药物都对GPCRs起作用。
还有基因治疗的意义，可能存在于个人基因组中的突变和非编码遗传方面可以被靶向，并有助于进一步完善精准医学。这种潜在的应用可以帮助我们更好地了解哪些与gpcr相关的药物可能适合特定的个体，但这还远远不够。
格雷姆:在未来，这项工作可能会涉及到更复杂的多细胞系统，包括哺乳动物细胞。我们意识到这将是一项复杂的任务，完全取决于这些细胞在它们的环境中如何相互作用。然而，这并不会阻止我们在人类细胞中重建这项工作。
马克:合作通常会让你创造出比各部分之和更伟大的东西，不是吗?
格雷姆:我喜欢跨学科研究。与他人一起工作可以开阔你的视野。在这种情况下，我们都知道我们的技能是什么，我们可以把我们的专业知识结合起来，形成一个真正强大的包。我想我们讨论的不是细胞如果我们没有一起来做这件事。
汤姆:很简单，这个项目不会单独存在于这些组织中。合成和药理学能力和经验与数学建模结合在一起，使之成为现实。如果不是威尔·肖，这一切也不会发生，我要感谢他是一个如此专注且优秀的学生。
马克非常感谢你们的时间和我讨论这个令人兴奋的工作。这个项目展示了利用领域内和跨领域的联系，以及在适当的时间将互补的专业知识引入项目的好处，从而将科学提升到更高的水平。它还为潜在的新治疗进展播下了种子。
