正在阅读: 最逼真人造细胞问世

最逼真人造细胞问世

2018-11-29 09:15来源:中国科学报

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  图片来源:HENRIKE NIEDERHOLTMEYER

  没有生物学家会把化学生物学家Neal Devaraj及其同事在美国加州大学圣迭戈分校研制的微小“细胞”误认为是真的。与包裹人体细胞的脂质膜不同,这些仿生细胞被一层塑料(聚合丙烯酸酯)包裹着。尽管它们拥有一个含有DNA的类核室,但缺乏一种像真正的细胞核那样的膜,而且它的主要成分是黏土中发现的矿物质。

  然而,未参与该研究的明尼苏达大学合成生物学家Kate Adamala说,这些人工细胞已经是最前沿的了,这是“人们最接近于构建一个真正具有功能的合成真核细胞”。

  就像真正的细胞一样,这些小球可以向它们的邻居发送蛋白质信号,从而引发群体行为。Devaraj团队最近在bioRxiv网站上发表的一篇预印本论文中透露,“细胞核”能与细胞的其他部分进行对话,释放能激发蛋白质合成的RNA。这个人工细胞核甚至可以对来自其他模拟细胞的信号作出反应。“这可能是合成生物学本年度最重要的论文之一。”Adamala说。

  一直以来,合成生物学家对人造细胞有很大的梦想。与更简单的合成结构相比,例如已经在体内运输某些药物的脂质体,人造细胞可能对环境更敏感,并能执行更多种类的工作。未来,人造细胞可以更精确地将药物输送到目标、追踪癌细胞、检测有毒化学物质,或者提高诊断测试的准确性。而相互作用的合成细胞阵列可以形成能感知和适应环境的人工组织和智能材料。

  此外,科学家在努力设计细胞复制品的同时,可能也会更多地了解生命是如何起源并克服一些同样的工程挑战。

  但单独完成细胞的某些功能——如制造蛋白质和复制DNA——是不够的。Devaraj说:“如果要开发合成材料,我们需要各个单元的合作。”研究人员已经设计出可以通过交换糖和过氧化氢等相对较小的分子进行相互交流的合成细胞。然而,Devaraj指出,人体中的许多分子信号,包括胰岛素和激活免疫细胞的细胞因子,都是蛋白质,而且通常要大得多。

  为了制造一种更像细胞的细胞模拟物,Devaraj和同事远离大自然。该研究合作者、加州大学圣迭戈分校合成生物学家Henrike Niederholtmeyer说,最新的人造细胞“看起来有点像自然细胞,但它们完全是由人工材料制成的”。研究人员使用了一种带有微观流体通道的硅片挤压含有DNA、黏土矿物和单个丙烯酸酯分子等原材料的微小液滴。研究人员还利用紫外线和化学处理促使每个液滴周围形成多孔膜。与此同时,Devaraj表示,液滴内的矿物质和DNA凝结成一种具有软性隐形眼镜质感的凝胶,制出了细胞核的一个版本。

  结果是制出一个具有新通信能力的细胞复制品。在一些实验中,Devaraj团队在细胞核中植入了编码绿色荧光蛋白的DNA。他们还安装了一个陷阱捕捉绿色荧光蛋白分子。研究人员在人造细胞周围的液体中加入酶和其他合成蛋白质的必要物质,如核糖体,并将它们打开。这种分子机制穿过多孔膜,读取细胞核中的遗传信息,并引发绿色荧光蛋白的合成。

  研究结果显示,与真正的细胞一样,这些细胞模拟物可以与附近细胞进行交流,并刺激它们产生蛋白质。

  这些人造细胞还显示出另一种类似生命的属性——群体感应,即当细胞数量足够多时,它们的行为就会发生变化。研究人员在测试含有不同密度细胞模拟物的溶液时发现了这种能力。

  这些细胞模拟物很坚固,在冷冻两年后仍然完好无损。它们的耐用性可能使它们成为良好的环境传感器——这是研究人员正在探索的几种结构应用之一。Devaraj和同事还希望这些或其他合成细胞具有生长和分裂的能力。

  英国伦敦帝国理工学院生物工程师Yuval Elani对这种人造细胞印象深刻。“使用这些非生物成分的想法非常强大。”但他指出,如果这些人造成分被证明与其他研究人员正在开发的构成人造细胞的“天然”成分不兼容,那么它也可能成为一个缺陷 。(鲁亦)

  《中国科学报》 (2018-11-28 第3版 国际)

[责编:毕孝斌]

阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 悼念南京大屠杀死难者烛光祭在南京举行

  • 【艺术公益大讲堂】罗斌:建设中国舞学的自洽体系

独家策划

推荐阅读
日前有新闻爆出,英国南极调查局一个科研联合团队使用机载冰雷达观测了南极点附近约5000平方公里区域,发现南极点冰盖底部冰层正在融化,并推测融化现象可能是由于异常地热引发。最新研究发现的导致南极冰盖底部融化的异常地热来源,仍是待解的谜题。
2018-12-14 09:04
“如果异种移植能从基础研究推广到临床研究,乃在未来大规模临床应用,则可能让数以百万计的病人有希望重获新生。只有在特殊环境下喂养的“无指定病原体猪”,才能成为异种器官移植的主要研究目标。
2018-12-14 09:03
近日,上海交通大学党委书记、中国高等教育学会副会长姜斯宪教授发表文章讨论新高考背景下的选才、育人问题,在谈及高中物理受重视程度下降时他认为可以将物理与数学合并为数理基础科目,加大赋分权重。这一观点受到许多人关注。
2018-12-14 09:02
“一体、双核、多点”之下,之江试验室组建了人工智能研究院、未来网络计算研究院以及人工智能算法研究中心等交叉研究中心,作为实验室开展基础研究的条件支撑。”在浙江省自然基金委员会办公室主任吴正光看来,在超常规力度的支持和社会力量的参与下,基础研究在浙江已迎来春天。
2018-12-14 09:02
“每一个工业产品都有一个生命周期,就像人的生命周期是‘从摇篮到坟墓’一样。宝钢湛江钢铁有限公司董事长盛更红向科技日报记者表示,拓宽经济增长和改善环境是钢铁产业的双赢之路。
2018-12-14 09:01
到2017年底,中国海油共荣获国家级科技奖励21项,其中,“超深水半潜式钻井平台研发与应用”荣获2014年国家科技进步特等奖;获专利授权5500余件;流花11-1油田在水深300米以下,而当时的中国海油没有建造深水工程装备的经验,但中国海油从来不缺学习的热情。
2018-12-14 09:01
12月13日,2018年度黑龙江省科学技术奖结果新鲜出炉。哈工大从哈佛大学引进回来的高层次人才黄志伟,成为黑龙江历史上首位凭一篇论文斩获省自然科学一等奖的科研人员。“黄志伟此次获奖,正是国家在人才评价制度中倡导的‘四不唯’的具体体现。
2018-12-14 09:00
“通过技术挖掘可把一些有用的信息,从科技创新信息中有效挖掘出来。”日前,在浙江乌镇举行的2018“国际技术挖掘会议”上,美国佐治亚理工大学教授艾伦·波特通过视频,录制了其报告。
2018-12-14 08:59
“全球60亿人口的动物蛋白摄入,15%以上来源于水产品。”近日,在华夏对虾种业创新联盟在北京举办的“2018国际水产种业科技创新论坛”上,世界水产学会前主席、比利时根特大学教授帕垂克·索格罗斯说。
2018-12-14 08:58
主办的“科学大满贯”活动揭幕,并就中欧科研与创新合作,与中国媒体面对面展开深入探讨。
2018-12-14 08:58
“科研体系将持续对‘从牧场到餐桌’全产业链建设起到支撑作用。5年前在北京成立的中荷奶业发展中心,是中国和荷兰在农业领域开展国际合作的重要平台。
2018-12-14 08:58

2015年,英国《自然》发表的一篇论文报告称,曾有8名病人接受了被朊病毒污染的尸源性人类生长激素(c-hGH)治疗,之后死于克雅氏病(CJD),其中4名病人的脑内检查出了β淀粉样蛋白的病理特征。当时c-hGH被认为有可能是这一变化的来源。

2018-12-14 08:57
在实验室内利用干细胞制作小鼠和人类胚胎模型正在快速向前发展,与此同时也带来了深刻的法律问题和伦理问题。此次发表的文章属于《自然》期刊内的评论,而非经过同行评议的《自然》研究论文,这一类评论文章是关于科学研究及其影响的权威性时评。
2018-12-14 08:55
在计量学的故事中,对于科学家们而言情节总是相当的简单:无非就是保证各项计量标准得到持续不断地改进。分析主义者们往往会避开实践问题,而实用主义者们恰恰把注意力放在了测量实践以及实践如何作用于科学难题的解决上。
2018-12-14 08:54
时间回到两年前,2016年8月16日凌晨,中国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”。量子通信原理上可以提供一种不能破解、不能窃听的安全信息传输方式,量子信息技术甚至被比作和平年代的“核武器”。
2018-12-14 08:54
作为一种对人体有害的重金属,地球上的汞是如何循环分布的?日前,天津大学地科院孙若愚副教授与哈佛大学、法国科学院图卢兹地球环境研究所、南京大学等团队合作,历时5年,建成了全球第一个动态、全耦合、可拓展的全球汞同位素箱体模型。
2018-12-14 08:53
国家卫生健康委医政医管局副局长周长强提供了一组数字,足以可见我国献血制度的快速发展:1998年,我国启动实施《献血法》的当年,自愿无偿献血人次仅为32万;2018年,我国自愿无偿献血人次将超过1500万。周长强介绍说,每年都会对各地血液安全和血液保障情况进行随机抽查,及时向全国通报核查情况,督促各地加强血液质量安全管理。
2018-12-13 19:08
13日,以“小·有大智”为主题的百度智能小程序公开课在北京首讲,百度副总裁沈抖解读了百度为扶持小程序开发者创新创业而打造的“共筑计划”。沈抖表示,小程序如今被视作互联网经济时代非常有潜力的创业方向,而在行业生态中,平台的技术能力、技术理念与开发者的想象力,共同决定了小程序连接服务的边界。
2018-12-13 19:08
根据2015年至2017年的科研产出情况,北京大学、清华大学、南京大学、中国科学技术大学、浙江大学、复旦大学、中国科学院大学、中国科学院化学研究所、南开大学和苏州大学被列为自然指数中国十大科研机构。
2018-12-13 19:11
对天文学家而言,流星雨整个活跃期都值得观测,并非只有达到极大的流星雨才有意义。“早期,天文学家观测流星雨,主要目的是研究母彗星,通过母彗星反过来研究太阳系的起源。
2018-12-13 09:12
加载更多