拥有完整生命周期的合成细胞创建

来源：科技日报
记者：刘霞

美国明尼苏达大学研究团队近日宣布，完整成功构建了首个拥有完整生命周期的生命合成细胞——SpudCell。该细胞完全由非生命化学成分组装而成，周期却成功演绎了生命最核心的成细两大特征：生长与自我复制。这一突破性成果已发表于新一期《生物力》（Biofabrication）杂志。胞创

里程碑式的完整生物工程飞跃

研究团队指出，这一成就标志着生物工程领域的生命重大跨越。SpudCell的周期问世有望为医学与工程领域长期存在的棘手难题提供解决方案，甚至可能率先重塑分子医学的成细面貌。例如，胞创它有助于科学家构建高度精准的完整治疗分子，包括通过氨基酸定向进化技术诞生的生命新一代药物。

突破细胞分裂瓶颈

SpudCell能够复现天然生物细胞的周期生命周期，涵盖选择、成细基因组复制、胞创生长，以及通过摄食和基因编程进行的分裂以获取资源。

在天然细胞中，分裂过程通常依赖内部骨架（细胞骨架）。长期以来，如何在没有细胞骨架的情况下实现分裂，一直是合成细胞研究的主要瓶颈。SpudCell成功打破了这一限制，在无细胞骨架参与的情况下实现了自我分裂。

进化加速与竞争机制

为了优化性能，团队引入了一种基因变异，显著提高了融合蛋白的产量，从而加快了细胞生长速度并增加了后代数量。实验数据显示，仅经过五代迭代，生长更快的变种便已超越原始变种。特别是在营养稀缺的环境下，这一优势尤为明显，证明科学家已在全合成化学系统内实现了自然选择与竞争机制。

模块化基因组设计

基因组是生物体遗传信息的载体，通常由脱氧核糖核酸（DNA）构成，决定生物的发育、功能及遗传特征。
* 人类基因组：约含30亿个碱基对。
* 最小活细胞基因组推测值：约11.3万个碱基对。
* SpudCell基因组：仅含9万个碱基对。

与单染色体结构不同，SpudCell的基因组由7个独立的DNA质粒组成。这种模块化结构使得团队能够像编程一样，独立调控细胞的各项功能。随着技术的不断演进，SpudCell及其后继者将展现出日益复杂的功能与行为模式。

挑战与未来展望

尽管成果显著，团队也强调，将单个SpudCell的构建转化为成熟的工程化生产线，仍面临漫长道路：
1. 基因组整合：需将细胞内的7个DNA质粒整合为一个更稳定的单一基因组。
2. 分子机器搭建：需要构建更多复杂的分子机器以支持细胞功能。
3. 标准化缺失：由于缺乏合成细胞的共享标准，不同实验室在基础设施建设方面仍面临巨大挑战。

总编辑圈点

从玛丽·雪莱在《弗兰肯斯坦》中对人造生命的科幻想象，到现实科学的逐步逼近，人类对创造生命的探索从未停歇。2010年，克雷格·文特尔团队创建了首个具有自复制能力的人工合成细菌细胞，开启了合成生物学的新纪元。而此次诞生的SpudCell更进一步，成为首个拥有完整生命周期的合成细胞。

虽然SpudCell尚不具备科幻小说中的人形意识，但其已掌握生长与复制这两项生命基石。未来，这些可编程、可定制的人造细胞有望在生物医药、绿色工业等领域发挥关键作用，将科幻预言转化为现实生产力。

(责任编辑：娱乐)