Monday, July 15, 2024
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人造細胞誕生!科學家突破生命體界線

美國科學家成功利用DNA和蛋白質等生命基本組成要素,打造出具有與真細胞相同外觀和功能的人造細胞,為再生醫學、藥物輸送和診斷工具等領域帶來革命性的突破。

《每日科學》(Science Daily)報導,這項由美國北卡羅來納大學教堂山分校 (UNC-Chapel Hill)研究團隊完成的突破性研究,4月23日發表於《自然化學》(Nature Chemistry)期刊。研究團隊領導人、物理科學系副教授弗里曼博士(Ronit Freeman)表示,這項成就開創了合成生物學的新篇章,為科學家們提供了全新的研究方向和應用可能性。

細胞和組織由蛋白質組成,這些蛋白質相互結合以執行任務和形成結構。細胞骨架是由蛋白質所組成的細胞支撐結構,對於細胞的形狀、運動和功能至關重要。沒有細胞骨架,細胞就無法正常運作。

弗里曼實驗室並沒有使用天然蛋白質,而是利用創新的可程式設計肽DNA技術(programmable peptide DNA technology),成功製造出具有功能性細胞骨架的人造細胞。這些細胞骨架能夠改變形狀並對周圍環境做出反應,就像真正的細胞一樣。

「DNA通常不會出現在細胞骨架中。」弗里曼博士說,「我們重新編程DNA序列,使其充當建築材料,將肽結合在一起。一旦將這種編程材料放置在水滴中,結構就會成形。」

這種可程式設計DNA的能力意味著科學家可以創建用於特定功能的細胞,甚至可以微調細胞對外部壓力源的反應。雖然活細胞比弗里曼實驗室製造的合成細胞更複雜,但它們也更難預測,更容易受到惡劣環境(例如極端溫度)的影響。

「合成細胞即使在攝氏50度的環境下也能保持穩定,這為製造具有非凡能力的細胞提供了可能性,這些細胞可以用於通常不適合人類生命的環境。」弗里曼說。

弗里曼博士表示,與其製造經久耐用的材料,不如聚焦功能導向,打造專屬材料,動態調整,滿足新需求。透過添加不同的肽(peptide)或DNA設計,可以根據應用程式自定義這些新材料,

這些新材料可以與其他合成細胞技術相結合,所有這些技術都具有可能徹底改變生物技術和醫學等領域的潛力。「這項研究有助於我們了解生命的本質。」弗里曼博士說,「這種合成細胞技術不僅使我們能夠複製自然界所做的事情,還可以製造超越生物學的材料。」

這項研究成果,為合成生物學的發展打開了新的篇章,也為人類探索生命奧秘、解決醫療難題提供了新的可能性。自由時報0428

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