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リアルタイムフィードバック制御と周期的強制による遺伝的トグルスイッチのバランス
サイバージェネティクスは、合成生物学のバイオテクノロジーの可能性を活用するためにリアルタイムの遠隔パイロット細胞プロセスを目的とした新しい研究分野である。しかし、これまでのところ検証されているのは少数の遺伝子回路の制御のみである。著者らは今回、自然界に遍在し、細胞の分化や意思決定に重要な役割を果たす多安定遺伝子調節ネットワークの制御について検討した。In silicoフィードバック制御ループを用いて、双安定の遺伝的トグルスイッチを不安定な平衡位置付近に長時間、動的に維持することができることを明らかにした。重要な点として、多くの細胞を同時にこの未決定状態で維持するには二重周期的強制に基づく直接的な方法で十分であることを示した。以上の知見より、単細胞レベルと集団レベルの両方において、広範な基礎応用とバイオテクノロジー応用によって複雑な意思決定システムの制御に向けた道が開かれるであろう。