2019-07-30 06:39:01
研究人员构建了能够感知并响应环境的人造细胞

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人造细胞可用于感知身体的变化,并通过释放药物分子或感知和去除环境中的有害金属来做出反应。

对化学变化的响应是生物细胞的关键功能。例如,细胞可以通过产生某些蛋白质,促进能量产生或自毁来响应化学物质。细胞也使用化学物质相互通信并协调响应或发送信号,例如疼痛冲动。

然而,在天然细胞中,这些化学反应可能非常复杂,涉及多个步骤。这使得它们难以设计,例如,如果研究人员想要使天然细胞产生有用的东西,如药物分子。

相反,帝国研究人员正在制造人工细胞,以更简单的方式模仿这些化学反应,使它们更容易设计。

现在,该团队创建了第一个人工细胞,通过激活人工信号通路,可以感知和响应外部化学信号。他们创造了能够感知钙离子并通过荧光(发光)响应的细胞。他们的研究结果发表于今天的“美国国家科学院院刊”。

来自帝国大学化学系的第一作者James Hindley说:“这些系统可以开发用于生物技术。例如,我们可以设想创造能够感知癌症标记并在体内合成药物的人工细胞,或人工细胞。可以感知环境中危险的重金属并释放选择性海绵来清理它们的细胞。“

该团队创建了一个人造细胞,里面有较小的细胞('囊泡')。细胞的边缘由包含孔的膜形成,所述孔允许钙离子进入。在细胞内,钙离子激活酶,导致囊泡释放发出荧光的粒子。

詹姆斯补充说:“通过使用复杂的代谢和调节网络,生物学已经发展成为强大的。这可能使编辑细胞变得困难,因为许多现有的化学反应途径复制或工程极其复杂。

“相反,我们创造了自然界中发现的通路的截短版本,使用来自不同自然系统的人工细胞和元素来制造更短,更有效的途径,从而产生相同的结果。”

研究人员的系统更简单,因为它不需要考虑细胞在自然系统中需要绕过的许多东西 - 例如对细胞有毒的副产品。

在该系统中,膜孔和由钙激活的酶来自现有的生物系统 - 例如,酶来自蜂毒 - 但它们在自然界中不会在相同的环境中被发现。

研究人员表示,这是使用人造细胞产生化学反应的强度 - 它们可以更容易地混合在自然界中发现的元素,而不是将外部元素添加到现有的生物系统中。

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