北卡羅來納大學教堂山分校的研究人員在實驗室中成功建構了具有編程 DNA 的功能性人造細胞，其行為與活細胞相似。弗里曼實驗室使用一種繞過天然蛋白質的新方法改造了具有功能性細胞骨架的細胞。
Ronit Freeman 和她的團隊展示了他們在操縱 DNA 和蛋白質（生命的基本組成部分）方面的成功，以創造與人體中發現的細胞非常相似的人造細胞。弗里曼表示，即使在 50°C 的溫度下，合成細胞也能保持穩定。
弗里曼沒有創造持久的材料， 說，他們的材料是為一項任務而創建的 - 執行某種功能，然後進行修改以執行新功能。這項成果對於再生醫學、藥物傳遞方法和診斷技術的發展具有重要前景。 「由於這項發現，我們可以考慮工程織物或對環境變化敏感並動態表現的織物，」弗里曼說。
細胞和組織依靠蛋白質來執行各種任務並建立重要結構。細胞骨架就是這樣的結構之一，它可作為細胞的框架，使其能夠正常發揮作用。細胞骨架對於維持細胞形狀和促進對環境的反應至關重要。該團隊使用一種繞過天然蛋白質的新方法設計了具有功能性細胞骨架的人造細胞。他們開發了一種先進的技術，稱為程序化勝肽DNA技術。這種方法組織勝肽（蛋白質的基本組成部分）和經過加工的遺傳物質之間的合作來建構細胞骨架。因此，這些工程細胞可以調整其形狀並對環境訊號做出反應，展示了合成生物學的巨大潛力。
「DNA 通常不會出現在細胞骨架中。我們對 DNA 序列進行了重新編程，使其充當建築材料，將勝肽結合在一起，」弗里曼說。 “一旦將這種編程材料放入一滴水中，結構就會成型。”
這種前所未有的 DNA 編程能力使科學家能夠創造出適合特定目的的細胞，甚至調節這些細胞對外部壓力的反應。儘管弗里曼實驗室創建的合成細胞缺乏活細胞的複雜性，但它們具有一定程度的可預測性和對極端溫度等惡劣條件的抵抗力。
弗里曼沒有專注於創造耐用材料，而是強調這些細胞的適應性——它們被設計用來執行某些功能，然後適應新的任務。
透過摻入不同的勝肽或 DNA 構建體，這些材料可以針對組織或組織中的細胞進行客製化。這種多功能性為與其他合成細胞技術的整合提供了機會，有可能徹底改變生物技術和醫學等領域。
「這項研究幫助我們了解生命是由什麼組成的，」弗里曼說。 “這種合成細胞技術不僅能讓我們複製自然界的現象，還能創造出優於生物材料的材料。”
另請閱讀：