由于合成生物学的新突破，人造材料和生物材料之间的界限变得越来越模糊。北卡罗来纳大学教堂山分校的研究人员创造了合成细胞，其行为类似于活细胞，但有所不同。它们可以被重新编程以执行多种功能，并在自然细胞无法承受的条件下运行。秘密是什么？自组装合成细胞骨架，由 DNA 和蛋白质构建。
DNA作为建筑材料
在天然细胞中，细胞骨架提供结构和稳定性，保护其他细胞成分。根据细胞类型的不同，这种细胞骨架或多或少具有灵活性，并以不同的方式对周围环境做出反应，从而赋予细胞特殊的能力。
但 DNA 通常不是细胞骨架的一部分。研究人员必须重新编程 DNA 序列，使其充当建筑材料，将肽结合在一起。 “我们重新编程 DNA 序列作为建筑材料，将肽结合在一起，”他解释道 罗尼特·弗里曼，该研究的主要作者 我在这里链接到你。
一旦将这种编程材料放入一滴水中，结构就成型了。
多功能合成细胞
正如前面提到的，DNA 编程以不同方式自组装的能力使研究人员能够创造出具有不同功能的合成细胞。而且它们并不局限于一个目的：通过改变溶液的温度，可以触发不同的配置。研究小组表示，通过组合不同的肽或 DNA 序列，可以更大规模地获得可编程组织。
虽然不像活细胞那么复杂，但这些合成细胞更容易操作，并且可以在天然细胞无法承受的条件下发挥作用。
这些合成细胞即使在 50°C 下也能保持稳定，这为在通常不适合人类生命的环境中生产具有非凡能力的细胞提供了可能性。
罗尼特·弗里曼，北卡罗来纳大学
迈向医学新领域
与其他合成细胞技术相结合，这些可编程细胞可以在各种领域找到应用，从 再生医学 通过诊断工具进入药物输送系统。
例如，想象一下，旨在修复受损组织的合成细胞，能够适应当地条件并执行多项任务，从刺激细胞生长到抑制炎症。或者，人造细胞装载有药物，能够到达体内的特定部位并以受控和有针对性的方式释放其“货物”。
再次强调：合成细胞工厂能够生产定制的化合物或材料，或者旨在净化水或空气中污染物的人造细胞。能够自我修复或适应外部刺激的合成织物。这个清单还可以一直列下去。
合成细胞，生物学的进步
这项研究代表了合成生物学领域的重大突破，该学科旨在创建与自然系统相比具有新功能或改进功能的人工生物系统。
到目前为止，这一领域的大部分工作都集中在在活细胞内创建合成遗传电路，重新编程它们的 DNA 以执行所需的功能。但弗里曼和同事的方法更进一步，从头开始创建完全合成的细胞，具有可以随意编程的自组装细胞骨架。
当然，我们离这些未来场景还很远。与天然细胞相比，弗里曼及其同事创建的合成细胞仍然相对简单，为了提高其复杂性和能力，还有很多工作要做。然而，这项研究为有机和合成之间的界限变得越来越模糊的未来奠定了基础。未来合成细胞将与天然细胞并驾齐驱，甚至超越天然细胞，为以前无法想象的技术和应用铺平道路。
