利用细菌构建高端合成细胞的创新研究

来自中国上海交通大学、英国布里斯托大学和法国国家科学研究中心的研究人员，探索了细菌的潜能，以推动生物医学领域的突破。通过构建被称为原细胞（protocell）的合成细胞，研究团队在模拟真实生命的复杂功能方面取得了显著进展。

相关研究成果发表在《Nature》期刊上，标题为“Living Material Assembly of Bacteriogenic Protocells”。研究团队基于单个凝聚体微滴的空间可控组装与原位裂解细菌的活性材料组装技术，成功开发出受原核细胞启发的真核细胞仿生系统，为人造细胞的研究奠定了重要基础。

生物医学领域的重大挑战

在合成生物学、生物工程及生命起源研究等多个领域，建立原细胞中真实的功能一直是全球范围内的重大挑战。以往通过微胶囊构建原细胞模型的尝试未能成功，科学家们因此转向细菌，利用活体材料的组装过程构造出复杂的合成细胞。

创新的原细胞构建方法

本研究展示了一种利用充满活细菌的粘性微液滴作为“建筑工地”，构建高度复杂的原细胞的方法。在第一步中，研究人员将空液滴暴露于两种类型的细菌中：一种细菌自发捕获在液滴内，另一种则在液滴表面被困。随后，这两种细菌被消灭，释放出的细胞成分则被保留在液滴内或表面，最终形成膜包覆的细菌性原细胞（bacteriogenic protocell），其中包含数千种生物分子和机械组成部分。

细胞活性与生物功能

研究发现，这些原细胞通过糖酵解实现ATP的生成，并能够通过体外基因表达合成RNA和蛋白，证明细菌遗传成分在合成细胞中保持活性。细胞活性评估显示，植入的大肠杆菌细胞在捕获后3小时内仍然活跃，且细菌数量在48小时内增长约10倍。

整体构建过程中的能量自持能力

作为合成细胞/活细胞实体构建中的一个重要步骤，作者将活细菌植入这些原细胞，以确保其能自我维持的ATP生产，从而为糖酵解、基因表达和细胞骨架的组装提供持续的能量。不寻常的是，这些原细胞的形态因现场细菌的代谢与生长而显现出类似变形虫的特征，形成一种具有综合生命特征的细胞仿生系统。

科学研究的新视角

此项研究首次建立了基于原核细胞的新型人造细胞构建系统。它不仅为开发更为复杂的真核细胞仿生系统提供了设计理念和技术手段，也为生命起源等科学领域的研究提供了新的思路。同时，该研究为合成生物学及生物工程等多个学科的交叉融合提供了良好的机会与平台，展示出令人期待的研究潜力和前景。

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