美國(guó)紐約大學(xué)和芝加哥大學(xué)的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種人造細(xì)胞狀結(jié)構(gòu)，能利用無(wú)機(jī)物自主攝取、加工和排出物質(zhì)，重現(xiàn)活細(xì)胞的基本功能。這項(xiàng)研究為創(chuàng)造“模擬細(xì)胞”提供了藍(lán)圖，其潛在應(yīng)用范圍包括藥物輸送、環(huán)境科學(xué)等。相關(guān)論文發(fā)表在8日的《自然》雜志上。

　　活細(xì)胞的一個(gè)基本功能是可以從環(huán)境中獲取能量，將分子吸入和排出自身系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)利用能量將這些分子從低濃度區(qū)移動(dòng)到高濃度區(qū)時(shí)，這個(gè)過(guò)程被稱為主動(dòng)運(yùn)輸。

　　幾十年來(lái)，研究人員一直致力于創(chuàng)造能夠模擬生物細(xì)胞特征和行為的人造細(xì)胞。但這些細(xì)胞模擬物往往缺乏執(zhí)行復(fù)雜細(xì)胞過(guò)程（如主動(dòng)運(yùn)輸）的能力。

　　此次，研究人員開(kāi)發(fā)出一種新的、完全合成的模擬細(xì)胞。將它放在不同顆粒的混合物中時(shí)，該模擬細(xì)胞可以自主捕獲、濃縮、存儲(chǔ)和運(yùn)送微小顆粒，執(zhí)行主動(dòng)運(yùn)輸任務(wù)。

　　為了設(shè)計(jì)模擬細(xì)胞，研究人員使用聚合物創(chuàng)造了一種紅細(xì)胞大小的球狀膜，用于控制進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)。他們?cè)谇驙钅ど香@了一個(gè)納米微孔，創(chuàng)造了一個(gè)模仿細(xì)胞蛋白質(zhì)的物質(zhì)交換通道。

　　為了執(zhí)行主動(dòng)運(yùn)輸任務(wù)，該模擬細(xì)胞需要一種機(jī)制為自身提供動(dòng)力，以吸進(jìn)和排出物質(zhì)。在活細(xì)胞中，線粒體和三磷腺苷（ATP）為主動(dòng)運(yùn)輸提供必要的能量。而在模擬細(xì)胞中，研究人員在納米通道內(nèi)添加了一種化學(xué)反應(yīng)成分，當(dāng)被光激活時(shí)，它起到了泵的作用。當(dāng)光線照射到泵上時(shí)，會(huì)引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，將泵變成微小的真空，并將顆粒吸入膜中。當(dāng)泵關(guān)閉時(shí)，顆粒被困在模擬細(xì)胞內(nèi)并進(jìn)行處理。當(dāng)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生逆轉(zhuǎn)時(shí)，顆粒就會(huì)按需推出。

　　紐約大學(xué)化學(xué)副教授、該研究主要作者斯特凡諾·薩卡納表示，這種細(xì)胞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心是內(nèi)部提供動(dòng)力的活性元素與細(xì)胞壁之間的協(xié)同作用，這使模擬細(xì)胞能夠攝取、處理和排出物質(zhì)。

　　研究人員在不同的環(huán)境中測(cè)試了模擬細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，它們不僅能從周?chē)乃袛z取顆粒或雜質(zhì)，還可以吞噬大腸桿菌并將其困在膜內(nèi)，這說(shuō)明它們有潛力用于清除水中的微小污染物，并可能提供了一種對(duì)抗體內(nèi)細(xì)菌的新方法。

　　將來(lái)，這種模擬細(xì)胞還能用于藥物輸送，因?yàn)樗鼈冊(cè)诒患せ顣r(shí)可以釋放出預(yù)先加載的物質(zhì)。

　　研究人員正在繼續(xù)開(kāi)發(fā)和研究模擬細(xì)胞，包括構(gòu)建能執(zhí)行不同任務(wù)的細(xì)胞，學(xué)習(xí)不同類(lèi)型的細(xì)胞如何相互交流等。

　　 總編輯圈點(diǎn) 

　　人造活細(xì)胞其實(shí)是頗具里程碑意義的實(shí)驗(yàn)。這或許表明生命體是能在實(shí)驗(yàn)室里“被創(chuàng)造”出來(lái)的，而不一定要通過(guò)“進(jìn)化”來(lái)完成。不過(guò)，這一研究一旦向“創(chuàng)造生命”靠攏，就會(huì)激起人們古老的爭(zhēng)論：人類(lèi)是不是可以在實(shí)驗(yàn)室扮演上帝的角色？本文中的成果，還僅僅是個(gè)人造細(xì)胞狀的結(jié)構(gòu)，主要用于重現(xiàn)一些活細(xì)胞的基本功能。它的未來(lái)前景應(yīng)是服務(wù)于人體內(nèi)的藥物遞送，有可能的話，還將幫助科學(xué)家創(chuàng)造一個(gè)更深層服務(wù)于醫(yī)學(xué)的活細(xì)胞。