根據(jù)一篇發(fā)表于《細胞》的文章，來自伊利諾伊大學厄巴納·香檳分校的一個團隊實現(xiàn)了有史以來***完整的活細胞計算機模擬。通過這一模擬，生物學家們得以突破***，從而加速探索生命基本單位的運行規(guī)律。

“想象一下，我們現(xiàn)在能夠從一項計算機模擬中，獲得很多以往需要進行很多實驗才能得到的結果。”論文的***作者Zaida (Zan) Luthey-Schulten說到，她也是這次模擬實驗的***。憑借著這次的模擬，研究小組對他們所建模的細胞的生理學以及細胞周期有了驚人發(fā)現(xiàn)，同時，他們也認為這次的模擬將催生出進一步實驗的思路。

    “這是我們***次能夠對整個復雜系統(tǒng)的新陳代謝進行精細的計算研究——這不僅僅是簡單的生化反應或者是在人工系統(tǒng)之中，而是在一個完整的活細胞中?！泵髂崽K達大學合成生物學家兼助理教授Kate Adamala說到。多年以來，科學家們一直嘗試對整個細胞進行模擬，以精確地預測它們的生命過程，然而，由于大多數(shù)細胞的組成都過于復雜，這一目標一直都難以實現(xiàn)。Adamala表示：“如果你不知道組成它（指細胞）的樂高積木有哪些，你就很難建立起一個模型?！?/p>

    與以往的研究不同，這次伊利諾伊州團隊所研究的細胞有著非常簡單的結構，它的基因組比其他細胞小得多，因而其生理學過程更容易被檢測到，總之，這一特征使其從一眾研究對象中脫穎而出。

     本次研究的細胞是此前在實驗室制造出來的“***小細胞”，它們介于生命與非生命之間，僅僅攜帶有限數(shù)量的基因（其中大多數(shù)是生存所必需的）。通過復制這種簡單細胞中已知的生化過程，并且跟蹤所有的營養(yǎng)物質、廢物、基因產物以及其它能在三維空間中移動的分子，這項模擬能幫助科學家們更好的理解***簡的生命形式如何維持自身，以及揭示生命的一些基本需求。

     這項研究是建立更復雜以及更重要的天然細胞模型的基礎。比方說，如果科學家們***終能夠對大腸桿菌（E.Coli）進行同等程度的模擬?！澳?**會改變游戲規(guī)則，因為我們有很多的生物制造都是以大腸桿菌作為底盤生物的?！盇damala說到。

數(shù)字化的生命   

    本次研究團隊所建模的細胞JCVI-syn3A，是由J. Craig Venter研究所的合成生物學家們所開發(fā)的***簡細胞（JCVI-3.0）的新版本，相關研究于2016年發(fā)表于《科學》雜志。

     JCVI-syn3A的基因組是在絲狀支原體（Mycoplasmas mycoides）的基礎上進行設計的，與天然細胞不同，改造后的細胞去除了對生命非必須的一些基因。JCVI-syn3A只有493個基因，大概是其天然狀態(tài)下（未經改造的絲狀支原體）的一半，或者說差不多是大腸桿菌基因的八分之一。

     雖然結構很簡單，但作為一個整體，細胞仍然是非常神秘的。例如，對于這些基因中的94個基因來說，除了知道細胞沒了它們就會死亡以外，科學家們并不清楚它們發(fā)揮的實際作用?！翱傊?，它們應該存在一些“對生存至關重要的功能?！盝ohn Glass說到。是這項新研究的合著者，同時也是Venter研究所合成生物學小組的負責人，以及2016年開發(fā)***小細胞團隊的成員之一。通過這次的建模，科學家們渴望快速地揭開這些未知的謎團。

     為了建立這次的新模型，伊利諾伊大學的研究團隊在各個領域都做出了大量發(fā)現(xiàn)，并且成功地將它們串聯(lián)在了一起。他們使用***小細胞的快速冷凍薄切片圖像來精確的定位細胞機器；大量的蛋白質分析實驗幫助他們將所有已知的蛋白定位在細胞內正確位置；德國德累斯頓理工大學研究團隊提供的細胞膜化學成分分析方法幫助他們將分子正確的安排在細胞表面；而細胞生物化學圖譜則為分子間的相互作用提供了規(guī)則手冊。

     隨著數(shù)字化細胞的生長和***，模型中發(fā)生了數(shù)千次的模擬生化反應，總之，這一過程揭示了每個分子的具體行為以及隨時間發(fā)生的變化。

     模擬過程得到的結果與活JCVI-syn3A細胞的許多測量結果吻合。除此之外，他們也預測了許多此前在實驗室中未注意到的細胞特征，例如，細胞如何分配其能量預算以及信使RNA分子降解的速度等等，這些都促進了研究人員對細胞基因調控的理解。

    ***令人驚訝的發(fā)現(xiàn)是關于JCVI-syn3A細胞生長和***的。模擬表明，為了快速***，細胞需要一種被稱為轉醛酶的酶，但實際上，JCVI-syn3A中似乎并沒有這種酶。“要么細胞已經進化出了一種新的代謝途徑，讓這種酶變得不那么必要，要么細胞中其實有這種酶，但它們看上去與經典的轉醛酶有所差異?！盙lass說到。

     目前，Glass團隊計劃通過實驗來尋找這種神秘的分子，同時，他們也將繼續(xù)使用該模型進行其他方面的一些預測。例如，他們已經證實，通過添加兩種非必須酶的基因可以縮短細胞周期時間。

     片段篩選磁珠作為高通量測序中的關鍵原料，是影響整體實驗結果的重要部分。如何對片段篩選磁珠進行穩(wěn)定性的規(guī)?；a，也是各類磁珠廠商要面臨的問題。洛陽吉恩特生物科技有限公司作為生物磁珠的生產廠家，對片段篩選磁珠的關鍵工藝進行長期、大量的優(yōu)化，通過在實際應用場景中的反復測試，目的片段篩選準確，尤其對于200-500bp的片段，篩選效果良好穩(wěn)定，并且磁珠的磁響應速度快，可以在較短的時間內完成實驗，篩選結果可直接進行下游環(huán)節(jié)。