
美团队用非生命化学物质构建合成细胞SpudCell,可摄食生长与分裂
美团队构建的SpudCell能摄食、生长、分裂,但依赖外部核糖体,尚未被认定为生命,研究为预印本。
美国明尼苏达大学团队公布了一项合成生物学进展:他们用非生命化学物质自下而上组装出一个名为SpudCell的合成细胞,能够完成摄食、生长、基因组复制、分裂以及跨代选择等行为。该研究目前以预印本形式公开,尚未经过同行评审。SpudCell并非首个合成细胞,但据北美和欧洲多位研究者评估,它是首个从零开始构建、且能完成多代生长与分裂的系统,其基因组约9万个碱基对,分布在七段DNA上,远小于任何天然细胞。
SpudCell的构建方式是将约150至200种分子——包括蛋白质、小分子化学品以及来自病毒和大肠杆菌的基因——混合后,由脂质自发形成囊泡,部分囊泡恰好包裹了能执行类生命反应的组分。其分裂不依赖天然细胞中的细胞骨架,而是通过膜表面蛋白拥挤产生的机械应力实现。关键局限在于,SpudCell自身无法制造核糖体,必须由研究人员从外部提供功能性核糖体,而这些核糖体会逐渐降解,导致每个谱系通常在五到十代后功能衰竭。
北美合成生物学界对此反应谨慎而积极。项目负责人Kate Adamala明确表示,她不急于将SpudCell称为“活”的,因为生命并非二元状态。J. Craig Venter研究所的John Glass评价称,该细胞比以往任何自下而上构建的系统都更接近“活着”。伦敦帝国理工学院的Yuval Elani指出,从零开始构建细胞意味着摆脱自然进化的限制,为设计定制生物机器开辟了可能。与此同时,合成生物学在另一方向也取得进展:华盛顿大学医学院团队在《自然·通讯》发表研究,利用CRISPR基因编辑技术改造人类钩虫,使其在仓鼠体内产生能中和河豚毒素的抗体片段,展示了将寄生虫用作体内药物工厂的概念验证。
SpudCell的下一步是将其七段DNA整合为单一稳定基因组,并构建自主合成核糖体的分子机制,以延长谱系寿命。Adamala等人已发起名为Biotic的开放研究倡议,旨在建立共享的工程化细胞底盘与协作标准,降低不同实验室之间的技术壁垒。该团队认为,合成细胞若要走向实用,需要模块化与开放的基础设施,而非封闭的商业平台。后续值得关注的节点是SpudCell研究的正式同行评审结果,以及Biotic框架下其他实验室能否复现并扩展该系统的功能。
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合成生物学迎来双重飞跃:实验室造出首个具有完整生命周期的全合成细胞。SpudCell由非生命化学成分构建,能进食、生长和分裂,有望开启定制生物体的新时代。
向人造生命迈出谨慎一步。SpudCell能模拟细胞周期,但科学家强调它并非真正生命体,这为合成生物学的应用前景增添了不确定性。