科学家创造高度逼真的人造细胞

【中国绿发会讯】细胞的机构非常复杂，其中数以万计的基因以及胞质中无数小分子和细胞器如何协调以执行基本的生命功能维持生命。以前，生物学的研究始终致力于自上而下，即细胞组成和基因如何作用，其功能如何。而现在，生物学技术的进步可以使研究人员采用自下而上的策略，重建细胞生物过程，即所谓的人工细胞合成。人工细胞的合成对于科学家理解生命与基因的奥秘具有重要意义。近日，中国生物多样性保护与绿色发展基金会（中国绿发会、绿会）国际部获悉一篇关于创造高度逼真人造细胞的研究，编译如下，供读者参考。

图源： Pixabay/CC0 Public Domain

科学家们利用细菌的潜力，帮助构建先进的合成细胞，模拟现实生活功能。

这项由布里斯托大学（University of Bristol）领导的研究最近取得了重要进展，并于近日发表于《自然》。

在原生细胞中创建高度逼真的功能是一项全球性重大挑战，从合成生物学和生物工程到生命起源研究，它跨越多个领域。由于以前使用微胶囊对原生细胞建模的尝试都失败了，因此研究小组转向细菌研究，使用活体材料组装过程来构建复杂的合成细胞。

来自布里斯托大学化学学院的斯蒂芬曼（Stephen Mann）教授以及波尔多大学教授等科学家，最近展示了一种使用充满活细菌的粘性微滴构建高度复杂的原生细胞的方法。

在第一步中，研究团队将空液滴暴露在两种类型的细菌中。其中一个细菌群体自发地被捕获在液滴内，而另一个细菌群体在液滴表面。

然后，两种类型的细菌都被破坏，由此释放的细胞成分仍然被困在液滴内部或表面，从而产生含有数千个生物分子的细菌性原生细胞。

研究人员发现，这些原生细胞能够通过糖酵解产生富含能量的分子 (ATP)，并通过体外基因表达合成RNA和蛋白质，这表明遗传的细菌成分在合成细胞中仍然保持活性。

为了进一步测试该技术，研究团队采用了一系列化学步骤，从结构和形态上重塑细菌原生细胞。释放的细菌DNA浓缩成一个类似细胞核的结构。

作为构建合成/活体细胞实体的一步，研究人员将活体细菌植入原生细胞中，以产生可自我维持的能量分子，并为糖酵解、基因表达提供长期能量。奇怪的是，由于细菌的代谢和生长，原生生物结构采用了类似阿米巴的外部形态，从而产生了具有综合生命特性的细胞仿生系统。

斯蒂芬曼教授说：“在合成细胞中实现高度的组织和功能复杂性非常困难，尤其是在接近平衡的条件下。希望我们目前研究的细菌学方法将有助于提高当前原生细胞模型的复杂性，促进大量生物成分的整合，并能够开发出有活力的细胞模拟系统。”

团队研究人员补充说：“研究所使用的活体材料组装方法为自下而上构建共生活体/合成细胞结构提供了机会。例如，使用工程细菌应该是有可能制造出复杂的模块，用于合成生物学的诊断和治疗领域、以及一般的生物制造和生物技术领域。”

原文参看：

phys.org/news/2022-09-bacteria-scientists-closer-artificial-cells.html

文/Sara 审/nicoles 编/angel

本文来自“中国绿发会”微信公众号