人工生产的细胞相互通信

2019年1月27日12:05:30人工生产的细胞相互通信已关闭评论
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慕尼黑工业大学(TUM)的研究人员Friedrich Simmel和Aurore Dupin首次创造了可以相互通信的人造细胞组件。由脂肪膜分隔的细胞交换小的化学…

慕尼黑工业大学(TUM)的研究人员Friedrich Simmel和Aurore Dupin首次创造了可以相互通信的人造细胞组件。由脂肪膜分隔的细胞交换小的化学信号分子以引发更复杂的反应,例如RNA和其他蛋白质的产生。

世界各地的科学家正致力于创造模仿生物体行为的人工细胞系统。Friedrich Simmel和Aurore Dupin现在首次以固定的空间布局创造了这种人造细胞组件。重点是细胞能够相互通信。

“我们的系统是朝向具有复杂空间和时间行为的组织样合成生物材料的第一步,其中单个细胞专门化和区分自身,与生物有机体不同,”合成生物系统物理学教授Friedrich Simmel解释说(E14)在慕尼黑工业大学。

基因表达在固定结构中

包封在薄脂肪或聚合物膜中的凝胶或乳液液滴用作人造细胞的基本构件。在这些10到100微米大小的单元内,化学和生化反应可以不受限制地进行。

该研究小组利用脂质膜封闭的液滴将它们组装成称为“微组织”的人工多细胞结构。液滴中使用的生化反应溶液可以产生RNA和蛋白质,使细胞具有一种基因表达能力。

信号交换和细胞的空间分化

但这还不是全部:小的“信号分子”可以通过它们的膜或膜内置的蛋白质通道在细胞之间交换。这允许它们在时间上和空间上彼此耦合。因此,系统变得充满活力 - 就像现实生活中一样。

因此,化学脉冲通过细胞结构传播并传递信息。信号也可以作为触发器,允许最初相同的细胞发展不同。“我们的系统是多细胞系统的第一个例子,其中具有基因表达的人工细胞具有固定排列并通过化学信号耦合。这样,我们实现了一种空间分化形式,”Simmel说。

模型,迷你工厂和微传感器

开发这些合成系统非常重要,因为它们允许科学家研究模型中生命起源的基本问题。只有在细胞开始在合作细胞之间进行专门化和分配工作之后,复杂的生物才有可如何实现这是基础研究中最引人入胜的问题之一。

研究人员使用量身定制的细胞系统模块化构建试剂盒,希望将来可以模拟生物系统的各种特性。这个想法是细胞对环境做出反应并学会独立行动。

第一批应用已经出现:从长远来看,人造细胞组件可以作为小型工厂用于生产特定的生物分子,也可以作为微型机器人传感器来处理信息并适应其环境。

来自3-D打印机的单元

Friedrich Simmel和Aurore Dupin仍然使用微操纵器手动组装他们的细胞系统。然而,在未来,他们计划与慕尼黑应用科学大学合作,例如,使用3D打印技术系统地构建更大,更逼真的系统。

这项工作由欧洲研究理事会和DFG卓越卓越纳米系统倡议慕尼黑(NIM)资助。Aurore Dupin得到了DFG研究培训集团“合成生物学的化学基础”的支持。