创建活跃并模仿活细胞的人造细胞的新方法

现在，可以使用宾州州立大学研究人员开发的一种改进方法来实现原代细胞-人造细胞-通过独立移动而活跃并模仿活细胞，具有生物相容性和酶促活性的原代细胞。

活细胞很难在实验室中生长，因此研究人员有时会使用合成细胞，但由于它们缺乏真实的细胞特性，因此具有研究局限性。

细胞研究的挑战之一是有时很难对细胞的运动性进行受控实验，特别是由于表面酶活性的影响。研究团队开发了一种简单的方法来制造一种人造细胞，它不能像普通细胞那样做所有事情，例如繁殖，具有基因突变或类似的东西，但是它会主动移动。这很重要，因为人们对细胞的移动方式知之甚少，尤其是酶的活性如何参与细胞的移动。”

该团队的原始细胞用于研究天然酶(如ATPase)的活性如何促进原始细胞的活跃运动。ATPase酶的生化过程涉及将ATP(三磷酸腺苷)转化为ADP(二磷酸腺苷)产物。ATP是一种复杂的有机化学物质，可为活细胞提供能量，而ADP是一种有机化合物，在细胞释放和储存能量的过程中起着重要作用。

化学博士后Subhadip Ghosh说：“在过去的十年中，进行类似实验的尝试是将酶掺入称为聚合物囊泡的微米大小的麻袋中，或拴在硬颗粒的表面上。”“但是这些尝试与我们的原始细胞没有明显的生物学相似性。”

在研究小组的实验中，原始细胞具有由天然存在的称为磷脂酰胆碱的脂质组成的人造膜。ATPase酶直接掺入膜中。

该研究的一项出乎意料的结果发表在《纳米快报》(Nano Letters)上，发生在以单个分子机制进行的扩散实验期间。如所预期的，对于低浓度的ATP，原始细胞的运动很低。戈什说：“我们的研究结果基本上为其他研究人员迈出了制造具有酶活性的人造细胞的第一步。”

宾夕法尼亚州立大学凡尔纳·威拉曼化学教授Ayusman Sen说：“令人惊讶的是，在高浓度的ATP下，原始细胞的运动明显下降。”

根据研究人员的说法，这与踩下汽车的油门踏板并使汽车减速一样违反直觉。经过全面的对照实验，研究人员得出结论，当ADP浓度高时，它可能与ATPase结合并抑制底物ATP活性，从而导致运动性降低。

具有制造酶活性原始细胞的能力打开了新的机会。研究人员旨在利用这些模拟的活动性活细胞来揭示控制主动膜动力学和细胞运动的基本机制。鉴于目前对细胞如何运动(包括酶作用如何参与细胞运动)的了解有限，研究小组成员认为他们的工作可能对未来的医学研究产生重大影响。

化学工程研究助理Farzad Mohajerani说：“关键的挑战是评估驱动原细胞运动的机械力，并发现在此过程中酶结构的变化。”“知道原细胞运动的结构-功能关系将使它们能够设计用于潜在的体内应用，例如医学传感和实验室分析。”

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