Principles of Cellular Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Academic Pr

作者:King, Michael R. 编

出品人:

页数:320

译者:

出版时间:2006-1

价格:$ 145.77

装帧:HRD

isbn号码:9780123693921

丛书系列:

图书标签:

• 细胞工程
• 生物工程
• 合成生物学
• 细胞生物学
• 基因工程
• 生物技术
• 系统生物学
• 生物医学工程
• 分子生物学
• 工程学

生物工程前沿：基因编辑、合成生物学与细胞治疗的深度探索 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，剖析当代生物工程领域最前沿、最具颠覆性的技术与理论。我们聚焦于基因组编辑技术的最新进展、合成生物学的工程化应用，以及细胞与组织工程在再生医学中的革命性潜力。全书结构清晰，从基础的分子工具到宏观的系统构建，层层递进，力求展现一个动态演进中的生物工程全景图。 第一部分：基因组编辑的精确革命 本部分详细阐述了实现对生命蓝图进行精确修改的各项尖端技术。 第一章：CRISPR-Cas系统的进化与优化 本章深入探讨了CRISPR-Cas系统（特别是Cas9、Cas12和Cas13）从细菌免疫防御机制到成为通用基因剪刀的演变历程。我们将超越基础的基因敲除（Knockout），详细解析如何利用高保真（HiFi）的核酸酶变体来最大限度地减少脱靶效应（Off-target effects）。重点讨论了定向进化（Directed Evolution）在提高酶活性和特异性方面所扮演的关键角色。 第二章：超越双链断裂：碱基编辑与先导编辑 我们详尽比较了第一代双链断裂（DSB）技术与第二代无DSB技术的优势与局限。碱基编辑（Base Editing），如胞嘧啶脱氨酶（CDA）和腺嘌呤脱氨酶（ADE）的应用，如何实现点突变的精准校正，而无需依赖DNA修复通路，极大地提高了基因修正的效率与安全性。随后，先导编辑（Prime Editing）作为一种更灵活的“搜索并替换”策略，其机制、限制条件及在复杂基因组重排（如插入/缺失）中的应用潜力被全面剖析。 第三章：基因组工程的递送挑战与体内应用 精准的编辑工具需要高效的“信使”将其送达目标细胞。本章系统梳理了递送系统的发展，包括病毒载体（AAV的血清型选择、包装限制）和非病毒载体（脂质纳米颗粒LNP、高分子复合物）的工程化改造。更重要的是，本章探讨了在活体动物模型中实现安全、可控、组织特异性表达的最新策略，以及这些技术在遗传性疾病治疗中的临床前研究进展。 第二部分：合成生物学的工程化范式 合成生物学不再是简单的基因组合，而是上升为一门以工程思维设计和构建新的生物系统的学科。本部分聚焦于模块化、标准化和系统集成。 第四章：生物元件的标准化与建模 生物元件（BioBricks）的标准化是构建复杂系统的基石。本章探讨了如何设计具有正交性和可预测行为的元件，包括启动子、核糖体结合位点（RBS）和终止子库的建立。我们引入了系统的生物学建模方法，如约束建模（Constraint-Based Modeling）和动态仿真（Dynamic Simulation），用以预测大规模基因线路（Genetic Circuits）的性能，减少试错成本。 第五章：构建复杂人工细胞系统 本章深入研究了设计和组装具有特定功能的复杂线路，如逻辑门、振荡器和开关系统。重点分析了多级调控网络的设计原则，例如如何利用串联反馈回路实现高精度稳态控制。此外，本章还探讨了异源基因组的构建，即将微生物的代谢途径进行重塑，以实现高价值化学品、生物燃料或药物的生物制造（Biomanufacturing）。 第六章：细胞作为生物反应器：定向命运重编程 合成生物学与细胞生物学的交叉点在于对细胞命运的精确控制。本章阐述了如何利用转录因子网络、表观遗传学修饰或环境信号来诱导细胞向特定功能状态转变。这包括将体细胞重编程为诱导多能干细胞（iPSC），以及更具挑战性的直接重编程（Direct Reprogramming）技术，旨在将一种成熟细胞直接转化为另一种功能细胞类型，以绕过致瘤风险。 第三部分：细胞与组织工程的前沿突破 本部分关注生物材料、生物制造（Biomanufacturing）与再生医学的融合，目标是创建可替代或修复受损组织的结构和功能单元。 第七章：生物打印（Bioprinting）的材料科学与精度控制 生物打印是实现功能性器官结构重建的关键技术。本部分细致分析了用于3D打印的生物墨水（Bioinks）的流变学特性、生物相容性与可降解性。重点讨论了基于光固化（Photopolymerization）和喷墨（Inkjet）技术的打印机制，以及如何通过优化打印参数来控制细胞的存活率、空间分布和最终组织结构的保真度（Fidelity）。 第八章：类器官（Organoids）的系统性成熟与血管化 类器官技术极大地推动了疾病建模和药物筛选。本章超越了基础的“自组装”模型，关注如何通过优化培养基成分、机械力输入和基质微环境，使类器官向更接近体内（In Vivo）的成熟度和复杂性发展。特别是，如何通过共培养技术或内源性诱导来构建具有内皮细胞和周细胞的血管化类器官网络，是实现长期功能化的核心挑战。 第九章：工程化免疫细胞疗法的最新迭代 嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法取得了显著成功，但仍面临实体瘤穿透不足和持久性差等问题。本章系统回顾了CAR-T的“下一代”工程化策略，包括双靶点CAR设计、自杀基因的整合以增强安全性，以及开发新型趋化因子受体以改善T细胞在肿瘤微环境中的归巢能力。此外，对天然杀伤细胞（NK Cell）和通用型CAR-NK细胞的工程改造，以期实现“现货型”（Off-the-shelf）产品，也进行了深入探讨。 结语：跨学科融合与伦理考量 生物工程的未来在于深度融合。本书的最后部分讨论了将人工智能/机器学习（AI/ML）应用于高通量筛选、数据分析和设计优化中的前景，并严肃探讨了基因组编辑技术、类器官研究在人类健康应用中所引发的伦理、法律和社会影响（ELSI）问题，强调负责任的创新是推动学科持续发展的必要条件。 本书内容面向具备分子生物学、细胞生物学和工程学背景的研究人员、高级学生以及希望深入了解当代生物技术前沿的行业专业人士。通过对这些尖端领域的系统梳理，读者将能够批判性地评估现有技术，并参与到下一波生物工程的创新浪潮中。

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