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        人造細(xì)胞的行為更像真實的事物
        
			
        
				2019-12-06 10:00:04
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        現(xiàn)在，可以使用賓州州立大學(xué)研究人員開發(fā)的一種改良方法來實現(xiàn)原代細(xì)胞(人工細(xì)胞)，這些原代細(xì)胞是活躍的，可以通過獨立移動來模擬活細(xì)胞，并且具有生物相容性和酶活性。
        

        活細(xì)胞很難在實驗室中生長，因此研究人員有時會使用合成細(xì)胞，但是由于缺乏真正的細(xì)胞特性，它們具有研究局限性。
        

        人造細(xì)胞的行為更像真實的事物
        

        化學(xué)工程學(xué)杰出教授Darrell Velegol說：“ 細(xì)胞研究的挑戰(zhàn)之一是有時很難對細(xì)胞的運動進(jìn)行受控實驗，尤其是由于表面酶活性的影響。” “研究小組開發(fā)了一種簡單的方法來制造一種人造細(xì)胞，它不能像普通細(xì)胞那樣做任何事情，例如繁殖，具有基因突變或類似的東西，但是它可以主動移動。這很重要，因為人們對細(xì)胞的移動方式了解得很少，尤其是酶的活性如何參與細(xì)胞運動。”
        

        該團(tuán)隊的原始細(xì)胞用于研究天然酶(如ATPase)的活性如何促進(jìn)原始細(xì)胞的活躍運動。ATPase酶的生化過程涉及將ATP(三磷酸腺苷)轉(zhuǎn)化為ADP(二磷酸腺苷)產(chǎn)物。ATP是一種復(fù)雜的有機化學(xué)物質(zhì)，可為活細(xì)胞提供能量，而ADP是一種有機化合物，在細(xì)胞釋放和儲存能量的過程中起著重要作用。
        

        化學(xué)博士后Subhadip Ghosh說：“在過去的十年中，進(jìn)行類似實驗的嘗試是將酶摻入稱為聚合物囊泡的微米大小的麻袋中，或拴在硬顆粒的表面上。” “但是這些嘗試與我們的原始細(xì)胞沒有明顯的生物學(xué)相似性。”
        

        在研究小組的實驗中，原始細(xì)胞具有實際的人造膜，該膜由稱為磷脂酰膽堿的天然脂質(zhì)組成。ATPase酶直接摻入膜中。
        

        戈什說：“我們的研究結(jié)果基本上為其他研究人員邁出了制造具有酶活性的人造細(xì)胞的第一步。”
        

        該研究的一項意外結(jié)果于2019年8月在《納米快報》(Nano Letters)上最終發(fā)表于2019年8月在網(wǎng)上發(fā)布，該結(jié)果發(fā)生在以單個分子機制進(jìn)行的擴(kuò)散實驗期間。如所預(yù)期的，對于低濃度的ATP，原始細(xì)胞的運動很低。
        

        賓夕法尼亞州立大學(xué)凡爾納·威拉曼化學(xué)教授Ayusman Sen說：“令人驚訝的是，在高濃度的ATP下，原始細(xì)胞的運動明顯下降。”
        

        根據(jù)研究人員的說法，這與踩下汽車的油門踏板并使汽車減速一樣違反直覺。經(jīng)過全面的對照實驗，研究人員得出結(jié)論，當(dāng)ADP濃度高時，它可能與ATPase結(jié)合并抑制底物ATP活性，從而導(dǎo)致運動性降低。
        

        具有制造酶活性原始細(xì)胞的能力打開了新的機會。研究人員旨在利用這些模擬的活動性活細(xì)胞來揭示控制主動膜動力學(xué)和細(xì)胞運動的基本機制。鑒于目前對細(xì)胞如何運動(包括酶作用如何參與細(xì)胞運動)的了解有限，研究小組成員認(rèn)為他們的工作可能對未來的醫(yī)學(xué)研究產(chǎn)生重大影響。
        

        化學(xué)工程研究助理Farzad Mohajerani說：“關(guān)鍵的挑戰(zhàn)是評估驅(qū)動原細(xì)胞運動的機械力，并發(fā)現(xiàn)在此過程中酶結(jié)構(gòu)的變化。” “知道原細(xì)胞運動的結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系將使它們能夠設(shè)計用于潛在的體內(nèi)應(yīng)用，例如醫(yī)學(xué)傳感和實驗室分析。”
        
			

			
          
        
			
        
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