据日本《每日新闻》9月1日报道，人工合成生物细胞的研究不断取得进展。今年以来，日本国内陆续发表多项具有代表性的研究成果。如果人类不仅能够合成生物体，还能根据其特性设计人造细胞，那么就有可能创造出地球上不存在的新型蛋白质。

生物细胞由细胞膜分隔，内部细胞器发挥重要作用。细胞通过膜结构保持独立性，通过摄取必需物质进行代谢，或通过复制实现增殖，从而维持生命活动。

在这些细胞器中，携带遗传信息的脱氧核糖核酸(DNA)所在的细胞核起着至关重要的作用。这是因为，它能根据DNA蓝图信息合成所需蛋白质，并完成细胞自我复制。绝大多数真核生物(包括所有动物、植物和真菌在内)都拥有细胞核。另一方面，像细菌这样的生物，其DNA没有细胞膜包裹，也没有细胞核，被称为原核生物。

以往人造细胞研究多聚焦于原核生物。美国分子生物学家克雷格·文特尔通过重构原始DNA，成功制备特定细胞与生物体，相关研究备受关注。另一方面，今年取得的重大突破，主要集中在模拟真核细胞的全新构建研究。

脂质体是具有脂质双分子层结构的人工囊泡，长期以来被用作细胞模型，但在其内部构建细胞器始终是技术难点。

日本东京大学与神奈川县立产业技术综合研究所组成的研究团队克服了这一瓶颈。今年5月，该团队在德国学术期刊《斯莫尔》杂志上发表论文，宣布成功实现在脂质体内构建细胞核。

研究人员将非洲爪蟾卵提取液与源自蛙精子的DNA混合，通过添加剂配比与静置时间调控，成功将材料封入脂质体。结果显示，材料在被封入脂质体后，能利用提取液中的物质自发形成细胞核。

研究人员调查这一细胞核功能后发现，作为物质运输通道的核膜孔已经形成。研究人员还观察到特定蛋白质向核内迁移的现象。神奈川县立产业技术综合研究所研究员高森翔强调：“成功再现高级核功能，意味着朝着实现人造细胞乃至合成生物取得重大进展。”

如果对该细胞核技术加以利用，有望同步构建多种细胞内细胞器，并实现自主活动细胞的制备。东京大学组织工程学教授竹内昌治是研究团队的一员，他强调：“带细胞核的人造细胞有望成为DNA大规模重组工具，这项技术可应用于疾病治疗与新药研发。”

为了对人造细胞加以有效利用，必须量产出均匀一致的细胞。日本中央大学微流控工程学教授铃木宏明等人组成的研究团队于6月在《美国化学学会杂志》双周刊发表文章，宣布开发出人造细胞量产技术。

该技术采用具有微流道的“微流控装置”，将含单链DNA聚集体“DNA纳米星”等成分的人造细胞内液从入口注入。内液经油相传输，在流道狭窄处被挤压至外液相。通过渗透压作用使DNA纳米星等物质聚集，从而形成人造细胞。

该装置每秒可生产10至30个人造细胞。铃木表示：“若要利用人造细胞合成化学品或进行药物毒性检测，有必要大量制造均质细胞。我们将继续探索更便捷的制备方案。”

另一方面，也有研究人员致力于在试管内构建细胞器。日本大阪大学合成生物学教授青木航等人成功实现合成核糖体，这是负责从氨基酸合成蛋白质的细胞器。

构建大肠杆菌核糖体极其困难，因为它需要在特定环境中将200种材料与因子进行组合。通过调控6种盐类与还原剂等配比，青木等人成功模拟体内环境合成了核糖体。

如果我们能够按照自己的意愿设计和制造核糖体，这项成就将有望利用地球上不存在的氨基酸制造新的蛋白质。

青木强调称：“我们的目标是，制造具有抗血液分解等人类所需特性的新型蛋白质。”（编译/马晓云）