人造細胞系統模擬自然細胞“交流場景”

科技日報北京11月14日電 （記者劉霞）荷蘭和瑞士科學家模仿眼睛內的光感受器，合成出一種具備人工細胞器且能對外部信號做出敏感反應的原細胞系統。他們還使用這些原細胞，模擬了自然細胞間的“交流場景”。這一進展為開發疾病新療法和人造組織帶來了可能。相關論文發表於新一期《先進材料》雜誌。

生命的本質在於溝通。從微小的細菌，到複雜的多細胞生物，生物的繁衍與發展都依賴其細胞發送、接收和處理信號的能力。

在最新研究中，2016年諾貝爾化學獎得主、荷蘭格羅寧根大學本·費林加教授團隊和瑞士巴塞爾大學合作，共同合成出了這種由聚合物、生物分子，以及其他納米成分組成的原細胞系統。

該系統以眼睛視網膜中的信號傳輸為藍本，由光響應原細胞（發送者）和接收原細胞（接收者）組成。發送者細胞內含納米容器（本質上是人造細胞器），細胞膜上鑲嵌着作為“分子馬達”的特殊光敏分子。

研究人員使用光脈衝，成功在兩個原細胞之間建立了通信：當光線照射發送者細胞時，光敏分子會打開納米容器，將其內部物質（物質A）釋放到發送者細胞內部；隨後，物質A通過其聚合物外殼上的小孔離開發送者細胞，並通過細胞周圍的液體到達接收者細胞；接下來，物質A再次通過小孔進入接收者細胞；在那裏，物質A與包含酶的人造細胞器相遇。酶迅速將物質A轉化為熒光信號，向研究人員表明：發送者細胞和接收者細胞之間的信號傳輸已經完成。

研究人員解釋説，在真實的視網膜光感受器內，鈣離子能夠抑制刺激物向突觸後細胞傳遞，從而使眼睛能夠適應明亮的光線。在他們製造的原細胞系統內，人造細胞器也能與鈣離子反應，並能抑制物質A轉化為熒光信號——與真實情況如出一轍。

研究人員表示，這項研究為模擬更復雜的活細胞通信網絡奠定了基礎，也為在合成細胞和天然細胞之間建立通信網絡帶來了可能，為疾病治療或利用合成細胞開發人造身體組織提供了新途徑。