以色列科学家成功制成人造细胞组织,其活性如同真正的细胞,甚至能进行生命最基本的活动——合成蛋白质。

该人造细胞组织由刻在生物芯片上的仿细胞腔室组成,并由发状微管连接而成。在每个人造细胞内,科学家注入了合成基因以及不含DNA的大肠杆菌可转化蛋白的装置。随后他们便坐等观察蛋白质的合成。

科学家表示,最近载于《科学》周刊上的研究结果能够加深人们对基本生物过程的理解,进而将其应用到实际生活中,如合成燃料及药物等一系列产品合成蛋白质。

“我们设计的双基因片段只是细胞组织的简单体现。由于猜想已经得以证明,我们现在可以设计更为复杂的基因片段进行实验。”魏兹曼科学院材料与界面博士生伊亚尔•卡尔兹布鲁(Eyal Karzbrun)表示,“我们的最终目标是设计出和真正基因相似的并可注入人造细胞的DNA片段。”

在和明尼苏达大学文森特•努瓦劳克斯(Vincent Noireaux)教授的合作下,卡尔兹布鲁及其博士生同学亚历山德拉•塔雅(Alexandra Tayar)在罗伊•巴尔-齐夫教授的实验室一同制造了仍处于早期发展阶段的细胞组织。

注入细胞的基因由科学家设计并受其控制。他们将一对调节基因编入基因序列,使细胞能够自主控制蛋白质的合成。每个阶段的持续时间由腔室的结构决定。

正如细胞分裂之前进行的一系列准备活动,合成的蛋白质会通过微管扩散到细胞外,模拟了活细胞中蛋白质的合成及分解活动。因此,人造细胞内的也会周期性地合成蛋白质。

科学家不断地往细胞组织内加入新的营养物质,为细胞内的蛋白质合成提供原料。

卡尔兹布鲁说道:“我们可以通过控制该人造细胞组织内的基因成分以及蛋白质的稀释次数来了解基因组与蛋白质动态变化之间的关系。要想在生命系统中完成这项任务是很难的。”

这些人造细胞交流互动的方式和真正细胞是一样的。合成的蛋白质往细胞外扩散,调节组织内其他细胞的基因活动,不断生产新的蛋白质。科学家称这一过程类似于形态发生的早期阶段。形态发生是指个体器官形成的生物过程。

科学家现在正试图扩大细胞组织并向细胞组织内注入基因,以模拟自然状态中结构的形成,如果蝇胚胎形成过程中出现的条状结构。

巴尔-齐夫表示,该人造细胞系统理论上可对任意基因进行编码。

“基因就像乐高,你可以通过组合不同的构件得到不同的结果。你可以从大肠杆菌中获取能够控制基因X的调控元件,利用其生产出某种已知的蛋白质;或者你可以将上述的调控元件和基因Y结合在一起,得到自然界中不存在的蛋白质。”

科学家称,将来有一天,他们的研究或能加快自然发生的合成进程以及蛋白质的合成。合成蛋白质可用于制造燃料、药物、化工产品和工业酶等等。

欢迎关注微信号“以色列时报”,关注以色列新闻。