合成细胞与有机细胞交流

在模拟有机细胞方面，许多事情已经成为可能。例如，JanvanHest的小组开发了一个合成细胞平台，可以在其中模拟各种细胞方面，以便更好地理解它们。凭借她在细胞生物学和生物化学方面的背景，MarleenvanStevendaal想研究这些合成细胞是否有可能与有机细胞进行交流。在她的论文中，她描述了她是如何在这方面取得成功的。

几十年来，研究人员一直对什么构成生命的问题着迷。因此，活组织和生物体的定义也在不断改进。例如，最小的生命形式是细胞，它们由不同的隔室组成。此外，它们能够产生能量、繁殖并与环境交流。为了更好地理解这些现象，研究人员正试图从最小的构建块中创建活细胞。这意味着像乐高积木一样将单个积木放在一起来模仿细胞特征。

在她的博士学位。在生物有机化学小组的研究中，MarleenvanStevendaal专注于开发能够与活组织良好合作的合成细胞。例如，这种合作可以最终将合成细胞应用于信号分子的靶向传递。此外，这项研究增强了我们对有机组织如何在基础层面进行交流的理解。

首先，良好的沟通要求合成细胞对活细胞无害。此外，它们必须有一个通信系统，活细胞可以通过该系统做出反应并改变它们的行为。最后，必须能够将合成细胞整合到活细胞和组织的复杂环境中。

细胞平台

“我在学士和硕士期间做过几次实习，包括在JanvanHest(生物有机化学教授和ICMS研究所所长)实习。一些研究是纯化学的，而在其他研究中，我研究的是活细胞。博士，我想把这些世界联系起来，”范史蒂文达尔说。“我想开发一个符合与活细胞合作标准的合成细胞平台。细胞平台意味着我们有一种基本方法，我们可以用它来模拟不同类型的细胞方面，并具有我们正在寻找的特性。

“我们为此使用的平台是基于相分离聚合物形成称为凝聚层的液滴。首先，我们研究了结构和材料的使用以及这些合成细胞的构造如何影响不同细胞类型的活力。我们发现“我们必须去除合成细胞中的游离聚合物以防止它们变得有毒。但很高兴发现合成细胞本身并没有伤害活细胞。”

细胞以不同的方式交流，但其中之一是通过蛋白质。合成细胞还不能通过位于有机细胞膜上的孔来调节这种形式的通讯所需的蛋白质释放——但vanStevendaal找到了解决方案。“我们开发了一个能够在未来与活细胞通信的系统。这种通信系统旨在在合成细胞之间转移蛋白质。在我们的研究中，该系统已经在活细胞存在的情况下工作，使用的蛋白质也“有可能开始将信号传递给活细胞。这种蛋白质的例子包括抗体和细胞因子。趋化因子是一组特殊的细胞因子，我们开始研究这些。”

趋化因子是细胞用来相互引导的蛋白质。例如，在正确的趋化因子的影响下，组织知道应该在哪里创建血管。VanStevendaal使用了培养的肾组织类器官。这些是活的肾组织碎片，它们尚未共同形成功能性肾脏，但会以与肾组织反应相同的方式发生反应。换句话说，一块肾脏的简化有机版本。

“我们使用的合成细胞是由自然界中根本不存在的材料构成的，尽管其他研究人员仅使用DNA等天然构件制造合成细胞，”范史蒂文达尔补充道。

“我们用合成细胞周围的‘模型’蛋白质启动了我们的通信系统，这样我们就可以用显微镜正确地描述我们的系统。然而，活细胞对这种蛋白质没有反应，这就是我们改用趋化因子的原因。然后我们有了该系统对紫外线(UV)作出反应。在此过程中，我们创建了一个简单的开/关系统，可用于复杂的环境。因此，我们能够制造出在暴露于紫外线后立即分泌趋化因子的合成细胞。”

细胞层面的合作

合成细胞的研究以及与活细胞的交流为后续研究提供了各种机会。VanStevendaal说：“有一天，我们希望更多地了解生命是如何起源的，以及某些细胞过程是如何发生的，例如DNA翻译。此外，这些合成细胞有望用作智能微型机器来解决生物医学问题。”

VanStevendaal的研究是朝着合成细胞和活组织之间的交流与合作迈出的极好的一步，但还需要更多的研究。例如，后续方向是使类器官更加复杂，以便它们更好地模仿器官。在接下来的几年中，将继续围绕使用其他已知趋化因子构建体的趋化因子信号传导进行研究。