研究人员采用尖端方法创造功能细胞，缩小了合成材料和生物材料之间的鸿沟。
在《自然化学》杂志上发表的一项新研究中，北卡罗来纳大学教堂山分校的研究员罗尼特·弗里曼和她的同事描述了他们操纵DNA和蛋白质（生命的基本组成部分）的步骤，以创造出外观和行为都像人体细胞的细胞。这是该领域的第一个成就，对再生医学、药物输送系统和诊断工具的努力具有重要意义。
弗里曼的实验室位于北卡罗来纳大学艺术与科学学院应用物理科学系，他表示：“有了这一发现，我们可以考虑对环境变化敏感的工程结构或组织，并以动态方式表现。”
细胞和组织是由蛋白质组成的，它们聚集在一起执行任务并形成结构。蛋白质是形成细胞骨架所必需的。没有它，细胞就无法运作。细胞骨架使细胞在形状和对环境的反应上都具有灵活性。
在不使用天然蛋白质的情况下，弗里曼实验室构建了具有功能性细胞骨架的细胞，这些细胞骨架可以改变形状并对周围环境做出反应。为了做到这一点，他们使用了一种新的可编程肽DNA技术，该技术会指导蛋白质的构建块肽和重新利用的遗传物质共同形成细胞骨架。
创新的DNA编程
“DNA通常不会出现在细胞骨架中，”弗里曼说。“我们重新编程了DNA序列，使其作为一种建筑材料，将肽结合在一起。一旦将这种编程材料放入水滴中，结构就成形了。”
以这种方式编程DNA的能力意味着，科学家可以创造出具有特定功能的细胞，甚至可以微调细胞对外部压力的反应。虽然，活细胞比弗里曼实验室创造的合成细胞更复杂，但它们也更不可预测，更容易受到恶劣环境的影响，比如高温。
弗里曼说：“即使在华氏122度（50摄氏度）的温度下，合成细胞也很稳定，这为在通常不适合人类生活的环境中制造具有非凡能力的细胞提供了可能。”
弗里曼说，他们的材料不是为了耐用而制造的，而是为了任务而制造的 —— 执行特定的功能，然后修改自己以达到新的功能。它们的应用可以通过添加不同的肽或DNA设计来定制，以编程结构或组织等材料中的细胞。这些新材料可以与其他合成细胞技术相结合，所有这些技术都有可能在生物技术和医学等领域产生革命性的应用。
弗里曼说：“这项研究帮助我们理解了生命的起源。这种合成细胞技术不仅能让我们复制大自然的功能，还能制造出超越生物学的材料。”
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