文章信息

文章题目：Synthetic circuits for cell ratio control

期刊：Nature

发表时间：2026 年 3 月 19 日

主要内容：中国科学院深圳先进技术研究院钟超研究员联合哈佛大学 Wyss Institute 的 George M. Church 教授、Tzu-Chieh Tang 博士在 Nature 上发表了题为”Synthetic circuits for cell ratio control”的研究论文。研究团队开发了一套基于重组酶的“细胞分化编程装置”，能够从一个始祖细胞出发，自主生成多种不同功能的子细胞类型，并精确控制它们的比例——从 0.1% 到 99.9%。更重要的是，这些细胞在分化完成后，还能像乐高积木一样，按照预设的“黏附规则”自发组装成肉眼可见的三维结构。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10259-3

使用 TransGen 产品：

pEASY^®-Basic Seamless Cloning and Assembly Kit (CU201)

Trans1-T1 Phage Resistant Chemically Competent Cell (CD501)

背景介绍

在多细胞生物中，干细胞通过不对称分裂产生具有不同表型的子细胞，通过复杂的基因调控网络分化形成功能组织和器官。微生物中也存在类似现象，如新月柄杆菌的不对称分裂、鱼腥藻在氮限制条件下的细胞分化形成固氮和光合作用两种特化细胞。这些细胞群落能够完成单细胞类型无法完成的复杂任务。通过模仿自然选择中的分化与劳动分工。合成生物学正在解锁细胞功能的重编程，里程碑式的工作包括大肠杆菌中的遗传双稳态开关、细菌染色体分配系统诱导不对称分裂、以及真核细胞中的 MultiFate 线路产生多表型。然而，现有系统在扩展细胞状态数量、定量控制子代细胞比例方面仍面临挑战。大多数人工系统无法实现自主分化，限制了其在生物制造、再生医学和疗法开发中的应用。

文章概述

研究团队在单个细胞的基因组中预装了一个基于重组酶的基因电路，细胞受到特定诱导信号刺激后会分裂产生两种不同命运的子代细胞。通过改变两个重组位点之间的 DNA 序列长度、启动子的强度及重组酶识别碱基位点，均可调整细胞比例，经系统优化后可实现 0.1% 至 99.9% 的连续精准调控。并且当多个分化装置并联整合到同一个细胞中时，后代细胞类型的比例会严格遵循概率乘法法则，产生特定的细胞类型。基于此，研究人员不仅能够调控细胞分化的结果，还能够进一步设计细胞之间的比例关系和分工方式，展现出定量合成生物学在复杂细胞群体设计中的应用潜力。通过这一创新平台，除了实现让分化的细胞“分工合作”，还通过设定规则，将其组合起来，形成具有一定空间结构的细胞群体，有望为组织工程和再生医学拓展新的可能。

全式金生物产品支撑

优质的试剂是科学研究的利器。全式金生物的无缝克隆试剂（CU201）、Trans1-T1 克隆感受态细胞（CD501）助力本研究。产品自上市以来，深受客户青睐，多次荣登知名期刊，助力科学研究。

pEASY^® -Basic Seamless Cloning and Assembly Kit (CU201)

本产品利用特殊的重组酶和同源重组的原理，可以将任意方法线性化后的载体和与其两端具有 15-25 bp 重叠区域的 PCR 片段定向重组，可以实现 1-5 个片段的高效无缝拼接。

产品特点

• 快速：仅需要 5~15 分钟反应时间。

• 支持多片段连接：最高可实现 5 个片段的无缝连接。

• 简单：不受片段酶切位点的影响，无需对片段酶切。

• 高效：阳性率达 95% 以上。

• 无缝：不引入额外的序列。

• 提供在线引物设计软件：智能在线工具，快速生成高特异性引物。

Trans1-T1 Phage Resistant Chemically Competent Cell (CD501)

本产品经特殊工艺制作，可用于 DNA 的化学转化。使用 pUC19 质粒 DNA 检测，转化效率高达 10⁹ cfu/μg DNA 以上。

产品特点

• Trans1-T1 Phage Resistant 感受态细胞是目前生长速度最快的感受态细胞，在氨苄青霉素平板上，8-9 小时可见克隆。

• 用于蓝、白斑筛选，12 小时可见蓝斑。

• 将过夜培养的单克隆在 2 ml 的 LB 培养基中培养 4-5 小时即可进行小量质粒提取。

• 适用于高效的 DNA 克隆和质粒扩增，减少克隆 DNA 同源重组的发生，提高质粒 DNA 的产量和质量。

• 具有 T1，T5 噬菌体抗性。

全式金生物的产品再度亮相 Nature 期刊，不仅是对全式金生物产品卓越品质与雄厚实力的有力见证，更是生动展现了全式金生物长期秉持的“品质高于一切，精品服务客户”核心理念。一直以来，全式金生物凭借对品质的执着追求和对创新的不懈探索，其产品已成为众多科研工作者信赖的得力助手。展望未来，我们将持续推出更多优质产品，期望携手更多科研领域的杰出人才，共同攀登科学高峰，书写科研创新的辉煌篇章。

使用 pEASY^®-Basic Seamless Cloning and Assembly Kit (CU201) 产品发表的部分文章：

• You L, Omollo E O, Yu C, et al. Structural basis for intrinsic transcription termination[J]. Nature, 2023.(IF 64.80)

• Huang J, Yang L, Yang L, et al. Stigma receptors control intraspecies and interspecies barriers in Brassicaceae[J]. Nature, 2023.(IF 64.80)

• Liu R, Yang J, Yao J, et al. Optogenetic control of RNA function and metabolism using engineered light-switchable RNA-binding proteins[J]. Nature biotechnology, 2022.(IF 54.90)

• An Bolin, Tang Tzu-Chieh, Zhang Q, et al. Synthetic circuits for cell ratio control Bolin[J]. Nature, 2026.(IF 48.50)

• Jiang L, Xie X, Su N, et al. Large Stokes shift fluorescent RNAs for dual-emission fluorescence and bioluminescence imaging in live cells[J]. Nature Methods, 2023.(IF 48.00)

• Wu M, Xu G, Han C, et al. lncRNA SLERT controls phase separation of FC/DFCs to facilitate Pol I transcription[J]. Science, 2021.(IF 47.73)

• Zhang R, He Z, Shi Y, et al. Amplification editing enables efficient and precise duplication of DNA from short sequence to megabase and chromosomal scale[J]. Cell, 2024.(IF 45.50)

• Bai X, Sun P, Wang X, et al. Structure and dynamics of the EGFR/HER2 heterodimer[J]. Cell Discovery, 2023.(IF 33.50)

• Lei X, Huang A, Chen D, et al. Rapid generation of long, chemically modified pegRNAs for prime editing[J]. Nature Biotechnology, 2024.(IF 33.10)

• Zou Z P, Du Y, Fang T T, et al. Biomarker-responsive engineered probiotic diagnoses, records, and ameliorates inflammatory bowel disease in mice[J]. Cell Host & Microbe, 2022.(IF 31.32)

• Zhang Y, Dai F, Chen N, et al. Structural insights into VAChT neurotransmitter recognition and inhibition[J]. Cell Research, 2024.(IF 28.10) 

使用 Trans1-T1 Phage Resistant Chemically Competent Cell（CD501）产品发表的部分文章：

• Lei Z, Meng H, Liu L, et al. Mitochondrial base editor induces substantial nuclear off-target mutations[J]. Nature, 2022. (IF 69.50)

• Zhang Q, Zhang X, Zhu Y, et al. Recognition of cyclic dinucleotides and folates by human SLC19A1[J]. Nature, 2022. (IF 69.50)

• Shan L, Xu G, Yao R W, et al. Nucleolar URB1 ensures 3′ ETS rRNA removal to prevent exosome surveillance[J]. Nature, 2023. (IF 64.80)

• Zhang X X, Zhang X, Ren J W, et al. Precise modelling of mitochondrial diseases using optimized mitoBEs[J]. Nature, 2025. (IF 50.50)

• An Bolin, Tang Tzu-Chieh, Zhang Q, et al. Synthetic circuits for cell ratio control Bolin[J]. Nature, 2026.(IF 48.50)

• Zhang R W, Zhou H, et al. Amplification editing enables efficient and precise duplication of DNA from short sequence to megabase and chromosomal scale [J]. Cell, 2024. (IF 45.50)

• Wang C, Wang J, Lu J, et al. A natural gene drive system confers reproductive isolation in rice[J]. Cell, 2023. (IF 45.50)

• Liu X Q, Li P, Gao B Q, et al. De novo assembly of nuclear stress bodies rearranges and enhances NFIL3 to restrain acute inflammatory responses[J]. Cell, 2025. (IF 42.50)

• Yu Y, Li W, Liu Y, et al. A Zea genus-specific micropeptide controls kernel dehydration in maize[J]. Cell, 2025. (IF 42.50)