中国团队在国际上首次实现人工细胞形态功能不对称分裂

中新社北京5月14日电 (记者 孙自法)构建能够模拟天然细胞分裂行为的人工细胞，是合成生命研究至关重要的一步。

中国科学家最近提出一种基于瞬态化学不均匀性和界面能梯度诱发人工细胞不对称分裂的新策略，构筑了具备不对称分裂潜能的结构化层状液晶液滴人工细胞模型，成功展示其自发分裂为液滴和囊泡两种结构性能迥异子代的动态过程。

这不仅为理解生命功能涌现与原始细胞的形成提供了新的实验模型，也为“从零构建”具备类生命基本特征的人工细胞系统，以及生物制造前沿研究带来新思路。

本项在国际上首次实现人工细胞形态功能不对称分裂的突破性研究成果，由中国科学院化学研究所乔燕、王树团队联合中外合作者共同完成，相关论文北京时间13日夜间在国际学术期刊《自然》上线发表。

研究团队介绍，天然细胞有对称和不对称两种分裂方式，其中不对称分裂是将一个细胞分裂成两个不同的子细胞，是生命体实现细胞分化、器官发育、功能多样化的重要基础。然而，现有人工细胞难以实现类似天然细胞“一个变两个且两个不一样”的不对称分裂，成为合成生命领域长期面临的重要挑战。

研究团队针对性提出全新策略，并设计出一种结构化层状液晶液滴的特殊人工细胞模型，为人工细胞的不对称分裂提供了关键结构基础。该过程完全不同于人工细胞以往的对称分裂，被形象称为“剥离式”不对称分裂，且分裂机制具有较好的普适性。

他们随后向人工细胞中加入碱性磷酸酶发现，母代细胞分裂为两个形态不同的子代细胞，并在行为上出现区别，其差异体现了人工细胞不对称分裂所带来的功能分化特征，为构建具有“代际功能差异”的人工生命体系提供了新的可能。

乔燕研究员指出，本项研究揭示的一种人工细胞不对称分裂的全新机制，有望推动构建具有生命特征的人工细胞群体，实现子代细胞之间的功能分化与代际传递。

在王树研究员看来，随着化学、材料科学和合成生物学等领域的不断交叉发展，人类距离“从零构建”具备生命基本特征的人工细胞系统越来越近。这不仅有望加深对生命起源与演化规律的理解，也将在生物制造、生物医药、智能生物传感及新型功能材料开发等前沿领域展现广阔应用前景。

研究团队表示，这项研究首次证明，人工细胞可以在没有外部复杂操控的情况下完成不对称分裂，并产生形态、功能不同的子代。

目前，人工细胞还无法像天然细胞一样持续分裂和稳定传代，后续研究将进一步探索如何赋予人工细胞类似天然细胞的多代增殖能力，并将其与基因表达、代谢反应等功能模块结合，这也是未来合成生命领域的重要研究方向。(完)