茶是中国的传统饮品，中国人喝茶最早起源于神农时期，至今已有4600多年的历史。茶作为最受欢迎的饮品之一，主要原因为其富含多种有益成分，包括茶多酚，茶色素，茶多糖，Υ-氨基丁酸等。其中，茶多酚作为茶叶中含量最高的一种可溶性成分，具有消除氧自由基、抗炎、降低心血管疾病发病率、降血脂、抗菌等多种功效。

虽然茶有如此多的功效，但想让其直接作为药物去治疗疾病还不太现实。人们仅仅局限于将茶作为保健品，帮助机体预防疾病。令人兴奋的是，这一局限已经被彻底打破，如今，茶有了一个全新的角色——细胞“操纵手”，既编辑得了细胞的基因组，还控制得了细胞的各种行为，从此让细胞乖乖“听话”，在特定的时空下产生并释放各种你想要的治疗药物。

2019年10月24日，国际学术期刊《科学·转化医学》以封面文章的形式在线发表了华东师范大学生命科学学院、上海市调控生物学重点实验室、华东师范大学医学合成生物学研究中心叶海峰研究团队的成果。

▲左：文章第一作者博士研究生尹剑丽；右：文章通讯作者叶海峰研究员

来自华东师范大学的叶海峰课题组研究人员一直都致力于寻找一种有益于健康的天然小分子，去调控细胞的行为和功能。茶对人体百利而无一害的特点，使得它成为叶海峰课题组的最佳研究对象。利用合成生物学的思想，叶海峰课题组通过历时六年的努力终于解锁了这个茶的新功能。

该课题组巧妙地利用绿茶的次级代谢产物原儿茶酸（PCA），设计合成了原儿茶酸调控的转基因表达控制系统，并将其安装在细胞中。你可以想象当该种定制化细胞植入人体后，人们只需通过饮用定制浓缩绿茶，绿茶在人体产生的代谢物原儿茶酸便可以控制细胞中目的基因表达。而这种目的基因可以按照需求调整改变，可以是能提高人体免疫力的抗体，也可以是清除体内有害分子的酶，还可以是降低血糖的胰岛素。

▲在小鼠中，原儿茶酸（PCA）和香草酸（VA）调控的逻辑“与”门

糖尿病严重影响这人们的生活和健康，糖尿病患者往往需要承受每天注射胰岛素的痛苦。为了代替胰岛素注射去治疗糖尿病，该课题组人员选择了胰岛素作为目的基因进行了测试，设计合成了能够精确调控降血糖肽表达释放的定制化细胞，以达到治疗糖尿病的目的。研究表明，糖尿病小鼠只需口服定制的浓缩绿茶或者原儿茶酸，便可定时定量地持续性获取胰岛素，控制体内血糖稳定，无需每天定时服用或者注射胰岛素。

▲PCA控制开关调控胰岛素或GLP-1表达治疗1型和2型糖尿病鼠

另外，这项工作也已在灵长类动物猴子上得到了验证，糖尿病猴子只需饮用原儿茶酸就可达到控制血糖的效果。

▲PCA控制开关调控胰岛素或GLP-1表达治疗1型和2型糖尿病猴

该研究大大减轻了糖尿病患者的痛苦，为患者提供了新的治疗思路和福音。让人更不可思议的是，该课题组还结合了最新的基因编辑技术，使绿茶作为基因编辑的调控开关，去操控基因的表达、编辑。同时，课题组人员证实了该控制系统可以进行复杂的逻辑运算，期望在未来可以运用在生物计算机中。

该研究让人们对绿茶有了颠覆性的认识，这就是合成生物学的魅力，它可以创造生命，可以赋予细胞和生命体新的功能。叶海峰表示，他们期待合成生物学可以帮助我们更多地去开发生命体新功能或生物多重可能性，拓宽生物的新时代。

该研究特别受到上海市科委基础处合成生物学重大、重点专项的资助。

作者：许琦敏
编辑：李晨琰
责任编辑：许琦敏

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