人体中的每个细胞都有一个类似计算机的控制系统，该系统通过成千上万个电路发送生物信号，以监视细胞的需求并调节其反应。

但是，当发生癌症等疾病时，这些调节回路通常会出错，从而导致不自然的信号和反应。准确检测这些异常疾病信号的能力将成为更精确治疗的潜在途径。

现在，斯坦福大学的研究人员已经设计出一种生物学工具，该工具不仅可以检测出这种有缺陷的遗传电路，而且还可以“调试”它们，例如在计算机硬件故障周围运行跳线，以帮助消除癌细胞。

斯坦利·齐(Stanley Qi)和他的团队在《分子细胞》(Molecular Cell)杂志上的一篇文章中描述了他们如何通过修改CRISPR-Cas基因编辑工具来构建其感官与反应系统，该工具就像修复故障基因的分子开关一样。Qi是生物工程以及化学和系统生物学的助理教授。

Qi以前曾开发过Cas工具，可以执行多个任务，例如打开或关闭所需的基因。在他与研究生Hannah Kempton的最新工作中，他扩展了这一概念，开发了一种CRISPR-Cas工具，该工具仅在存在不同生物信号组合时才执行这些不同任务。

这很重要，因为像癌症这样的复杂疾病很难通过单个基因分解来识别。通常，它们是由涉及多个基因的一系列故障导致的-例如，当一个基因应该关闭时可能会打开，从而干扰其他基因的正常运行。肯普顿(Kempton)修改了一种特定的Cas蛋白Cas12，以使其能够检测到多个错误信号，并拨动正确的开关以帮助消除导致细胞发生故障的任何缺陷链。

齐说，他的实验室已就其Cas12技术申请了临时专利。“同时检测许多信号意味着在识别疾病状态时更加精确，并且在执行治疗方面具有更高的安全性。我们看到这种电路控制在未来的治疗中将发挥更大的作用。”

研究人员认为，这项技术的应用范围不仅限于治疗癌症等疾病。例如，机体可能需要产生健康的新细胞来代替无法修复的细胞，而不是消除患病的细胞。我们的心脏，骨骼，肝脏和其他器官都是由干细胞产生的特殊细胞类型组成。通过对工程化的Cas12工具进行编程以触发这些干细胞中正确的遗传回路，临床科学家可以将其快速转化为有用的细胞，以对损伤做出反应来修复受损的器官。