可以感知和响应环境的人造细胞

伦敦帝国理工学院的科学家创造了人造细胞，通过对周围环境的化学变化做出反应来模仿生物细胞。

人造细胞可用于感知身体的变化，并通过释放药物分子或感知和去除环境中的有害金属来做出反应。

对化学变化的响应是生物细胞的关键功能。例如，细胞可以通过产生某些蛋白质，促进能量产生或自毁来响应化学物质。细胞也使用化学物质相互通信并协调响应或发送信号，例如疼痛冲动。

然而，在天然细胞中，这些化学反应可能非常复杂，涉及多个步骤。这使得它们难以设计，例如，如果研究人员想要使天然细胞产生有用的东西，如药物分子。

相反，帝国研究人员正在制造人工细胞，以更简单的方式模仿这些化学反应，使它们更容易设计。

现在，该团队创建了第一个人工细胞，通过激活人工信号通路，可以感知和响应外部化学信号。他们创造了能够感知钙离子并通过荧光(发光)响应的细胞。他们的研究结果发表于今天的“美国国家科学院院刊”。

来自帝国大学化学系的第一作者James Hindley说：“这些系统可以开发用于生物技术。例如，我们可以设想创造能够感知癌症标记并在体内合成药物的人工细胞，或人工细胞。可以感知环境中危险的重金属并释放选择性海绵来清理它们的细胞。“

该团队创建了一个人造细胞，里面有较小的细胞('囊泡')。细胞的边缘由包含孔的膜形成，所述孔允许钙离子进入。在细胞内，钙离子激活酶，导致囊泡释放发出荧光的粒子。

詹姆斯补充说：“通过使用复杂的代谢和调节网络，生物学已经发展成为强大的。这可能使编辑细胞变得困难，因为许多现有的化学反应途径复制或工程极其复杂。

“相反，我们创造了自然界中发现的通路的截短版本，使用来自不同自然系统的人工细胞和元素来制造更短，更有效的途径，从而产生相同的结果。”

研究人员的系统更简单，因为它不需要考虑细胞在自然系统中需要绕过的许多东西 - 例如对细胞有毒的副产品。

在该系统中，膜孔和由钙激活的酶来自现有的生物系统 - 例如，酶来自蜂毒 - 但它们在自然界中不会在相同的环境中被发现。

研究人员表示，这是使用人造细胞产生化学反应的强度 - 它们可以更容易地混合在自然界中发现的元素，而不是将外部元素添加到现有的生物系统中。

化学和纳米技术的进步也可以整合，创造出难以在生物学中设计的系统和途径。

来自帝国大学化学系的共同作者Oscar Ces教授说：“我们系统的即插即用方面意味着研究人员可以从大自然中获取元素，创造出具有特定目标的新化学途径。

“我们的模板系统也易于设置，可用于快速测试研究人员提出的任何新元素组合。”