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記者5月13日獲悉，由中國科學院化學研究所領(lǐng)銜的研究團隊，通過生化分子誘導人工細胞內(nèi)部發(fā)生選擇性剝離，首次實現(xiàn)人工細胞形態(tài)和功能的不對稱分裂，為構(gòu)建具備基本生命特征的人工細胞系統(tǒng)提供新思路。
天然細胞有對稱和不對稱兩種分裂方式，其中不對稱分裂是將一個細胞分裂成兩個不同的子細胞，是生命體實現(xiàn)細胞分化、器官發(fā)育、功能多樣化的重要基礎(chǔ)。因此，構(gòu)建能夠模擬天然細胞分裂行為的人工細胞，是合成生命研究的重要目標。
中國科學院化學研究所研究員喬燕介紹，針對這一難題，研究團隊設計了一種結(jié)構(gòu)化層狀液滴結(jié)構(gòu)的特殊人工細胞模型。當研究人員向其中加入堿性磷酸酶后，液滴表面被“啃”出了一個小窩，并逐漸形成一層外殼。最終，內(nèi)核被完整“擠”出，母代細胞分裂為兩個形態(tài)不同的子代細胞：內(nèi)核仍保持多層實心液滴結(jié)構(gòu)，外殼自動閉合形成內(nèi)部含水的多層囊泡結(jié)構(gòu)。
人工細胞不對稱分裂示意圖。（中國科學院化學研究所供圖）
研究發(fā)現(xiàn)，在人工細胞的分裂過程中，母代細胞的功能分子能夠被有效分配至兩個子代細胞中，且依然保持良好的活性。而兩個子代細胞在功能上出現(xiàn)了區(qū)別：由外殼形成的子代相對疏松，內(nèi)部的生物功能分子會逐漸釋放到外部環(huán)境；而繼承內(nèi)核的子代則具有更強的物質(zhì)保留能力。
中國科學院化學研究所所長、研究員王樹表示，目前人工細胞還無法像天然細胞一樣持續(xù)分裂和穩(wěn)定傳代。下一步，團隊將進一步探索如何賦予人工細胞類似天然細胞的多代增殖能力，并將其與基因表達、代謝反應等功能模塊結(jié)合，有望在生物制造、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域應用。
據(jù)悉，相關(guān)論文成果已在國際學術(shù)期刊《自然》發(fā)表。（記者劉禎、胡喆）
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