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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子トグルスイッチのバランス維持
サイバージェネティクスは、合成生物学の生物工学における可能性を活用するために、リアルタイムで細胞プロセスを遠隔操縦することを目的とした新しい研究分野である。しかしながら、少数の遺伝子回路の制御しかこれまでに試験されていない。ここで我々は、自然界のいたるところに見られ、細胞分化と意思決定に重要な役割を果たしている、多重安定遺伝子調節ネットワークの制御について検討する。我々は、in silicoフィードバック制御ループを用いて、双安定遺伝子トグルスイッチを不安定な平衡位置付近に長時間にわたって動的に維持することが可能なことを示す。重要なこととして、我々は、二重周期強制に基づく直接的方法が、多くの細胞を同時にこの未決定の状態に維持するのに十分であることを示す。これらの結果は、単一細胞レベルと集団レベルの両方におけるより複雑な細胞意思決定システムの制御に道を開くものであり、多くの基礎的および生物工学的用途がある。