http://www.sciencenet.cn/html/shownews.aspx?cn=1&id=2148 不久前，中国科技大学给《科学时报》传来消息：该校施蕴渝院士的学生游凌冲获得美 国Packard 基金会授予的Packard科学和工程奖，至此，中国科大共有7位学者获得该奖 项。 Packard 科学和工程奖设立於1988年，旨在奖励全美着名大学中最有潜力的年轻教授。 基金会在2006~2011年间将为游凌冲提供60万美元资金，为这位富有创新精神的青年科学 家助跑。 游凌冲目前供职於杜克大学生物医学工程系，任基因组科学与政策研究所助理教授。游 凌冲何以能获得这一荣誉和资助？他究竟做了怎样的研究工作？ 「很抱歉，我一时不知如何用准确的中文表达我们的研究。这是一项基础性研究，对於 人们进一步了解、认识生物很有帮助。这项研究的历史在美国不超过10年，未来的应用 很广泛，在生物医药等领域均有应用前景。但我们还处於初步的探索阶段，就像计算机 编程，起步时只是编写简单的程序，以後将逐渐复杂起来，将一步步地提高其功能和效 率。」大洋彼岸的游凌冲在接受《科学时报》记者电话采访时这样介绍。 国内鲜有科学家涉足的一个生物学热点 阅读游凌冲寄来的论文，记者如同看天书一般完全弄不懂其中奥秘，不得不求助於国内 生物学家。 中科院基因组研究所所长杨焕明看完论文後给记者发来电子邮件道：「我十分高兴看到 中国学者涉足这一科学领域，并取得这样的成绩。我特别希望他们能够在中国拓展这一 研究。但关於这一领域，老实说我十分外行。知之为知之，不知为不知。」 另有几个研究机构的生物学家也给了《科学时报》记者类似的回复。 然而，为了帮助《科学时报》记者了解游凌冲的工作，杨焕明给美国休斯敦Baylor医学 院着名教授DU Jie去信咨询。 DU Jie看完论文当即回复：「谢谢你发给我的这些优秀的研究成果，尽管我对游博士的 研究不是很了解，但对游的合作者——加州理工大学的世界级合成生物学家Arnold的成 果却早有耳闻。显而易见他们在论文中描述的研究非常出色。他们已在相关领域发表了 多篇革命性论文。2004年以游为第一作者在Nature发表的那篇文章，用基因耦合方法阐 释了细胞间相互调控生存和死亡。他们通过种群动力学调控单个细胞的行为，并描述了 细胞数量的动态分布，尽管单个细胞的行为是可变的。这些研究是精巧和稳定的，理所 当然地成为合成生物学研究的前沿，有利於人们对细胞处理复杂的制造任务的理解以及 如何利用。他们的研究已表现出即将在合成生物学领域广泛而重要的应用价值，从医药 到非传统性能源的生产均可能得到应用。」 利用基因电路设计新的生命系统 在国家自然科学基金资助下对基因电路有过探讨的中科院软件所「百人计划」研究员王 永吉介绍说：「游凌冲研究的是基因电路。这是一种将基因网络和电子电路作类比的研 究方法。在这种类比之下，成熟的电路分析方法可以用来分析基因网络的功能和结构， 还可以将电子电路的一些设计技术借鉴到基因网络的人工合成之中。」 据美国《新闻周刊》报道，科学家正在设计新的电路，它不是采用电子零件，而是将基 因连在一起，然後将这些「电路」注入细菌体内，一种典型的基因电路遇到某一种化学 物质後能触发基因的开关，就会启动另一种基因能将细菌杀死。如果遇到另一种化学物 质，就会触发第三种基因，它能使第一种基因处於关闭状态。 2006年年初，波士顿大学的詹姆斯·柯林斯将细菌变成了紫外线传感器。科学家将来可 能利用干细胞建造骨骼或肝脏，基因治疗也会更准确，病人可以接受基因电路注射，然 後只需吞下一个包含启动基因电路的化学物质的药丸；如果效果不好，只需再吞下一个 关闭基因电路的药丸即可。 游凌冲开展的研究正是朝着这样的目标走去。他在论文中介绍说，利用工程化的手段在 细胞内从头设计基因调控电路，对於人们深入理解细胞内生命活动机制并改造、设计新 的生命系统有着重要意义。但由於基因表达的复杂性而产生的干扰及细胞间表型的差异 ，使得实现可预测的和效果明显的工程化基因调控电路变得十分困难。 针对这一问题，游凌冲利用菌群为模型，用群体的表型效应屏蔽单细胞表型差异带来的 影响，以细胞间通讯为媒介，将基因调控电路与细胞的存活和死亡联系起来，即与菌群 数量的整体表型变化联系起来，从而成功地建立了与菌群数量（密度）控制相关的工程 化的基因调控电路。该模型可用数学公式进行描述，根据公式进行推论，可以对该模型 的表型进行预测，实验结果与公式预测吻合较好。表明该工程化模型已成功建立，同时 也为探索自然生命体系中更为复杂的调控模型提供了一些线索。 科学新进展让人们憧憬着美好未来，基因电路的研究使一些绝症有望得到治疗。在这个 充满希望与幻想的生命科学前沿，游凌冲的研究成效表明中国学者成功涉足这一领域。 游凌冲告诉记者，他虽然发表了一些论文，但还只是做了一些浅层研究。他非常乐意与 国内同行在这个领域开展深入的探讨。目前，他已与中国科大生命学院联合启动相关研 究。 -- 世事洞明皆学问 人情练达即文章 --

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