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自下而上的生物工程突破,兩種細菌創造活體合成細胞

作者: 張夢然   文章來源: 科技日報   發表時間:2022-09-21    點擊量:

  

  圖片來源:布里斯托大學

 

  英國布里斯托大學研究人員在合成生物學方面邁出了重要的一步,他們設計了一個系統,該系統能執行活細胞的數個關鍵功能,包括產生能量和表達基因。研究成果近日發表在《自然》雜志上。

  在“生命”的前48小時內,研究人員人工構建的細胞甚至從球形轉變為更自然的變形蟲樣形狀,這表明原始細胞骨架細絲正在起作用。

  科學家們以前專注于讓人造細胞執行單一功能,例如基因表達、酶催化或核酶活性。如果科學家破解了能更緊密模仿生命的人造細胞的秘密,那么它可在從制造領域到醫學領域的所有方面創造豐富的可能性。

  為了完成這項最新的自下而上的生物工程壯舉,研究人員使用了兩種細菌菌落——大腸桿菌和銅綠假單胞菌用作零件。將這兩種細菌與空的微滴混合在粘稠的液體中,一種被捕獲在液滴內,另一種被困在液滴表面。

  研究人員通過將菌落浸泡在溶菌酶和蜜蜂素(一種來自蜜蜂毒液的多肽)中來打破細菌膜,細菌溢出其內容物,這些內容物被液滴捕獲以產生膜包被的原始細胞。

  研究證明了這些細胞能夠進行復雜的處理,例如通過糖酵解產生能量儲存分子ATP,以及基因的轉錄和翻譯。

  研究人員表示,這種活性物質組裝方法為自下而上的共生生物/合成細胞結構的構建提供了機會。例如,使用工程細菌有可能制造出復雜的模塊,以便在合成生物學的診斷和治療領域以及生物制造和生物技術中進行開發。

  未來,這種合成細胞技術還可用于改善用于生物燃料和食品加工的乙醇生產。結合基于基礎生物學先進模型的知識,研究人員可混合和匹配一些結構,同時重新設計其他結構以構建全新的系統。人造細胞還可被編程為像紫色細菌一樣進行光合作用,或者像減少硫酸鹽的細菌一樣從化學物質中產生能量。

  總編輯圈點

  細胞被稱為生命的基本結構,但它其實并不“基本”。細胞內的機制非常復雜,而生物學技術的進步,讓人類得以采取自下而上的策略,嘗試從源頭重建細胞生物過程。合成生物學,也是近年來的熱門領域,利用工程化的生物,生產出人類想要的東西。這次,研究人員用兩種細菌菌落作為零件,制造出了某種活著的、能執行功能的細胞。乘著合成生物學的東風,科研人員“用細菌制造一切”。制造出細胞,不僅有實用價值,也助力我們更深入地了解這一基本結構。

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