Nature:发表人造细胞最新成果

来源：互联网2022-10-11 14336039

本研究首次创建了基于原核细胞的新型人工细胞构建系统，不仅为构建更复杂的真核细胞仿生系统提供了设计理念和技术手段，也为生命起源的科学研究提供了一些思路和启示。

近日，英国皇家科学院院士、上海交通大学材料科学与工程学院院长斯蒂芬曼(Stephen Mann)教授以通讯记者身份在最新一期国际知名期刊《Nature》在线发表了一项名为《细菌原细胞的活物质组装》的研究成果。上海交通大学是共同通讯员。该研究基于单聚集体液滴空间可控组装和细菌菌落原位裂解的活性物质组装技术，实现了受原核细胞启发的真核细胞仿生系统的生成，在人工细胞研究领域取得重大突破。

图1 《自然》在线发表研究成果

在人造细胞中恢复活细胞的类似功能是一个巨大的全球性挑战，它跨越了许多领域，包括合成生物学、生物工程和生命起源的研究。传统的微区室化方法难以在人工细胞模型中建立足够的成分多样性和生化互补性，且功能相对单一。如何解决当前人工细胞模型在结构复杂性和功能多样性方面的局限性，开发新的仿生细胞系统，是人工细胞等领域亟待解决的难点。在这项研究中，提出了一种基于聚合物-三磷酸腺苷冷凝液滴的创新方法，用于细菌菌落的空间可控组装和原位裂解。成功构建了有膜、分子致密、成分和形态复杂的人工细胞，诞生了第一个基于原核细胞的真核细胞样人工细胞。

本研究通过构建凝聚层夹层作为人工细胞的结构骨架，利用细菌遗传不同生物成分的特性，对其进行内部人工重塑，在人工细胞内部构建以DNA-组蛋白核凝聚层、膜泡和F-肌动蛋白细胞骨架丝为核心的三维网络。结果表明，F- actin作为一种细胞骨架蛋白，可以在人工细胞的胞质中酶促聚合形成丝状网络。在网状结构有效提高人工细胞稳定性的同时，研究团队惊喜地发现，随着其内部代谢产物的积累，人工细胞的形状逐渐从最初的球形发展为不规则的阿米巴样细胞形状。不仅如此，在保持人工细胞内部结构复杂性的同时，其细胞膜还能不断被来自细菌的磷脂修复，密封性能大大增强。

图2细菌来源的人工细胞的构建

图3细菌来源的人工细胞的原位增殖

图4细菌来源的人工细胞的活细胞介导的形态变化。

本研究首次创建了基于原核细胞的新型人工细胞构建系统，不仅为构建更复杂的真核细胞仿生系统提供了设计理念和技术手段，也为生命起源的科学研究提供了一些思路和启示，为合成生物学和生物工程的交叉融合和互动发展提供了良好的契机和平台，具有令人振奋的研究潜力和发展前景。

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