想要深入了解生物学,细胞生物学不可不提。自从年施莱登和施旺的细胞学说问世以来,认识细胞就成了深入了解生命科学的必修课题。
随着电子显微镜技术的出现,人们对细胞内部结构有了更明确的认识。从20世纪70年代开始,基因重组技术的出现更将细胞生物学研究的风潮推上顶点,研究细胞的分子结构及其在生命活动中的作用成为主要课题,基因调控、信号转导、肿瘤生物学、细胞分化和凋亡更是当代的研究热点。
但是,由于活细胞复杂的内部结构,以及体外环境下活性限制,大大禁锢了其在工程领域的应用。于是科学家们另辟蹊径,踏上了“人造细胞”的漫漫征程。近二十年来,制造出具有生命特征的“人造细胞”已经成为热门研究。
人造细胞的本质是利用高分子半透膜将具有生物活性物质(酶、辅酶或氨基酸等)包裹起来,模拟人体细胞的各种功能。人工细胞作为自然活细胞的替代品,在研究生命起源与生物医学工程领域潜力无限。
年发表在ACSScience杂志上的论文表示,已有人造细胞通过经典图灵测试。简单解释就是人造细胞已经可以瞒天过海,骗过自然活细胞,使其将人造细胞当作“盟军”,并且,人造细胞还可以与自然细胞进行“交流沟通”。
近日,由加拿大阿尔伯塔大学化学系SherefS.Mansy教授领导的一项研究在ScienceAdvances上公开发表[1],该论文表示研究人员开发了一种新型的人造“智能细胞”,可以通过与体内其他细胞进行细胞通讯,促进神经元的生长和分化。
该论文的着力于人造“智能细胞”在神经分化过程中所发挥的作用,研究发现通过检测内环境的变化,人造“智能细胞”可以作出相适应的响应,释放特定的蛋白质信号,从而调节联级反应引发细胞的各种生理活动。
经过特定成份组装的人工“智能细胞”可以通过转录翻译合成脑源性神经营养因子(BDNF),从而促进神经元的存活和分化,导致神经突向外生长,分支以及突触的形成和稳定,影响神经系统的发育和功能。这意味着这种新型人造“智能细胞”在智能药物领域具有广阔的应用前景,有望在细胞水平上有针对性地治疗疾病。
研究人员表示,这项工作远远超越了以往智能药物递送系统的设想,不再止步于将人造细胞简单的设定为具有简单的药物输送载体,而是以人造细胞为技术应用的平台,设计开发出能够定期监测生理状况且可以相应地合成/释放不同药物分子的人工“智能”细胞,这为治疗学和治疗学开辟了新的可能性。
人工细胞与神经干细胞之间的通讯或许这些想法听起来有点像是科幻小说,但研究人员明确地指出了其潜在的可能性:人造细胞最主要优点之一就是能够有目的的,定制化的设计其功能,这使它们比起其他载体平台更容易预测和控制。
SherefMansy教授也表示:“在不久的将来,人造细胞的工程化会成为一种趋势,针对不同生理状况或疾病,可以提供具有特定功能的人工细胞作为特定治疗分子。”。
在越来越重视个性化精准治疗的今天,“定制化”的人工“智能细胞”前路明朗,或许在不久的将来,医生可以通过精准放置人造“智能细胞”来达到“对症下药”,从而达到在细胞水平上靶向疾病。
参考文献:
[1].SherefS.Mansy,.DuhanToparlak,JacopoZasso.Artificialcellsdriveneuraldifferentiation.[J].ScienceAdvances..09.18
[2].