新研究，用可編程DNA創(chuàng)造動(dòng)態(tài)合成細(xì)胞

在《Nature Chemistry》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)新研究中，北卡羅來納大學(xué)教堂山分校的研究人員Ronit Freeman和她的同事描述了他們操縱DNA和蛋白質(zhì)的步驟。生命的基本組成部分-;創(chuàng)造出外觀和行為都像人體細(xì)胞的細(xì)胞。這是該領(lǐng)域的**個(gè)成就，對(duì)再生醫(yī)學(xué)、藥物輸送系統(tǒng)和診斷工具的努力具有重要意義。

Freeman的實(shí)驗(yàn)室位于北卡羅來納大學(xué)藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院應(yīng)用物理科學(xué)系，Freeman說:“有了這一發(fā)現(xiàn)，我們可以考慮對(duì)環(huán)境變化敏感的工程織物或組織，并以動(dòng)態(tài)方式表現(xiàn)。”

細(xì)胞和組織是由蛋白質(zhì)組成的，它們聚集在一起執(zhí)行任務(wù)并形成結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)是形成細(xì)胞骨架所必需的。沒有它，細(xì)胞就無(wú)法運(yùn)作。細(xì)胞骨架使細(xì)胞在形狀和對(duì)環(huán)境的反應(yīng)上都具有靈活性。

在不使用天然蛋白質(zhì)的情況下，F(xiàn)reeman實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建了具有功能性細(xì)胞骨架的細(xì)胞，這些細(xì)胞骨架可以改變形狀并對(duì)周圍環(huán)境做出反應(yīng)。為了做到這一點(diǎn)，他們使用了一種新的可編程肽-DNA技術(shù)，該技術(shù)可以引導(dǎo)肽(蛋白質(zhì)的構(gòu)建塊)和重新利用的遺傳物質(zhì)一起工作，形成細(xì)胞骨架。北卡羅來納大學(xué)教堂山分校研究員Ronit Freeman說:“DNA通常不會(huì)出現(xiàn)在細(xì)胞骨架中。我們對(duì)DNA序列進(jìn)行了重新編程，使其成為一種建筑材料，將肽結(jié)合在一起。一旦將這種編程材料放入水滴中，結(jié)構(gòu)就成形了。”

以這種方式編程DNA的能力意味著科學(xué)家可以創(chuàng)造出具有特定功能的細(xì)胞，甚至可以微調(diào)細(xì)胞對(duì)外部壓力的反應(yīng)。雖然活細(xì)胞比Freeman實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造的合成細(xì)胞更復(fù)雜，但它們也更不可預(yù)測(cè)，更容易受到惡劣環(huán)境的影響，比如高溫。

Freeman說:“即使在華氏122度的溫度下，合成細(xì)胞也很穩(wěn)定，這為在通常不適合人類生活的環(huán)境中制造具有非凡能力的細(xì)胞提供了可能。”

Freeman說，他們的材料不是為了耐用而制造的，而是為了任務(wù)而制造的。執(zhí)行特定的功能，然后修改自己以服務(wù)于新功能。它們的應(yīng)用可以通過添加不同的肽或DNA設(shè)計(jì)來定制，以編程織物或組織等材料中的細(xì)胞。這些新材料可以與其他合成細(xì)胞技術(shù)相結(jié)合，所有這些技術(shù)都有可能在生物技術(shù)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域產(chǎn)生革命性的應(yīng)用。

Freeman說:“這項(xiàng)研究幫助我們理解了生命的起源。這種合成細(xì)胞技術(shù)不僅能讓我們復(fù)制大自然的功能，還能制造出超越生物學(xué)的材料。”

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