中新社北京5月14日電 (記者 孫自法)構(gòu)建能夠模擬天然細(xì)胞分裂行為的人工細(xì)胞，是合成生命研究至關(guān)重要的一步。

　　中國科學(xué)家最近提出一種基于瞬態(tài)化學(xué)不均勻性和界面能梯度誘發(fā)人工細(xì)胞不對稱分裂的新策略，構(gòu)筑了具備不對稱分裂潛能的結(jié)構(gòu)化層狀液晶液滴人工細(xì)胞模型，成功展示其自發(fā)分裂為液滴和囊泡兩種結(jié)構(gòu)性能迥異子代的動態(tài)過程。

　　這不僅為理解生命功能涌現(xiàn)與原始細(xì)胞的形成提供了新的實驗?zāi)Ｐ?，也為“從零?gòu)建”具備類生命基本特征的人工細(xì)胞系統(tǒng)，以及生物制造前沿研究帶來新思路。

　　本項在國際上首次實現(xiàn)人工細(xì)胞形態(tài)功能不對稱分裂的突破性研究成果，由中國科學(xué)院化學(xué)研究所喬燕、王樹團隊聯(lián)合中外合作者共同完成，相關(guān)論文北京時間13日夜間在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上線發(fā)表。

　　研究團隊介紹，天然細(xì)胞有對稱和不對稱兩種分裂方式，其中不對稱分裂是將一個細(xì)胞分裂成兩個不同的子細(xì)胞，是生命體實現(xiàn)細(xì)胞分化、器官發(fā)育、功能多樣化的重要基礎(chǔ)。然而，現(xiàn)有人工細(xì)胞難以實現(xiàn)類似天然細(xì)胞“一個變兩個且兩個不一樣”的不對稱分裂，成為合成生命領(lǐng)域長期面臨的重要挑戰(zhàn)。

　　研究團隊針對性提出全新策略，并設(shè)計出一種結(jié)構(gòu)化層狀液晶液滴的特殊人工細(xì)胞模型，為人工細(xì)胞的不對稱分裂提供了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。該過程完全不同于人工細(xì)胞以往的對稱分裂，被形象稱為“剝離式”不對稱分裂，且分裂機制具有較好的普適性。

　　他們隨后向人工細(xì)胞中加入堿性磷酸酶發(fā)現(xiàn)，母代細(xì)胞分裂為兩個形態(tài)不同的子代細(xì)胞，并在行為上出現(xiàn)區(qū)別，其差異體現(xiàn)了人工細(xì)胞不對稱分裂所帶來的功能分化特征，為構(gòu)建具有“代際功能差異”的人工生命體系提供了新的可能。

　　喬燕研究員指出，本項研究揭示的一種人工細(xì)胞不對稱分裂的全新機制，有望推動構(gòu)建具有生命特征的人工細(xì)胞群體，實現(xiàn)子代細(xì)胞之間的功能分化與代際傳遞。

　　在王樹研究員看來，隨著化學(xué)、材料科學(xué)和合成生物學(xué)等領(lǐng)域的不斷交叉發(fā)展，人類距離“從零構(gòu)建”具備生命基本特征的人工細(xì)胞系統(tǒng)越來越近。這不僅有望加深對生命起源與演化規(guī)律的理解，也將在生物制造、生物醫(yī)藥、智能生物傳感及新型功能材料開發(fā)等前沿領(lǐng)域展現(xiàn)廣闊應(yīng)用前景。

　　研究團隊表示，這項研究首次證明，人工細(xì)胞可以在沒有外部復(fù)雜操控的情況下完成不對稱分裂，并產(chǎn)生形態(tài)、功能不同的子代。

　　目前，人工細(xì)胞還無法像天然細(xì)胞一樣持續(xù)分裂和穩(wěn)定傳代，后續(xù)研究將進一步探索如何賦予人工細(xì)胞類似天然細(xì)胞的多代增殖能力，并將其與基因表達、代謝反應(yīng)等功能模塊結(jié)合，這也是未來合成生命領(lǐng)域的重要研究方向。(完)