Only Perception: 第一個以塑膠製成的「真核細胞」

2014-01-20

第一個以塑膠製成的「真核細胞」

World-first working eukaryotic cell made from plastic
http://www.gizmag.com/first-plastic-artificial-cell-working-organelles/30460/

By Grant Banks, January 15, 2014

先前，化學家設法創造出人造細胞壁並且開發出合成 DNA 以製造能夠自我複製的合成細菌細胞。現在，這是第一次有研究者以聚合物來製造出一個人造真核細胞（eukaryotic cell），能以有用的胞器進行多種化學反應。

真核細胞為複雜生命形態，如植物與動物的基石。真核生物與更簡單且更古老的原核細胞（prokaryotic cells）之間的主要差異在於，前者有胞器（organelles）。包器為細胞內特化的次單元，具有特定功能，且允許細胞在非常小的空間內進行多種化學過程。

分室化（compartmentalization）為地球早期生命形態的早期演化期間，自然所發展出來的一項關鍵特徵之一。由於真核細胞能在非常小的尺度下進行有效率的化學反應（某件難以在實驗室內複製的事），所以分室化也引起化學家的關注。由於荷蘭 Radboud University Nijmegen 的化學家利用塑膠打造出世上第一個真核細胞，這件事現在也許有所改變。

"競爭團體的研究與生物學的關係更加密切；例如，利用脂肪酸製造細胞。我們想在未來做到相同的事，" Jan van Hest 教授表示，他與博士候選人 Ruud Peters 創造出胞器。"另一個階段將會是使細胞能產生它們自己的能量供應。"

研究者把一滴水當成結構物，在其上他們建立聚合物細胞。為了創造出胞器，他們製造出 polystyrene-b-poly（聚苯乙烯-b-聚）球體，裡面裝滿了酵素，那被設計用來進行一組化學過程。這些次微米的奈米反應器接著被封裝到一層聚合物塗布內，那稱為 polybutadiene-b-poly（聚丁二烯-b-聚）聚合物囊泡（polymersome）利用乳化離心分離（emulsion-centrifugation）形成細胞壁。

這形成一種分室化的結構，與自然界的真核細胞相似。在這之中，進行著多步驟的化學反應，那類似自然的酵素路徑。利用螢光，van Hest 與 Peters 能在這個「細胞」內展現一連串化學反應，證明他們創造出一個具有有效胞器的聚合物細胞。

"我們也正在研究，控制化學物質在此細胞內朝胞器移動的方法，" van Hest 表示。"藉由這些事情的模擬，我們能夠更加了解活細胞。有朝一日，我們甚至能夠製造出某些與真的（細胞）非常類似的東西。"

他們的研究已發表在 Angewandte Chemie 期刊中，並在 Nature Chemistry 期刊上受到關注。

※ 相關報導：

＊ Cascade Reactions in Multicompartmentalized Polymersomes
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201308141/abstract

Ruud J. R. W. Peters, Maite Marguet, Sebastien Marais,
Prof. Marco W. Fraaije, Prof. Jan C. M. van Hest,
Prof. Sebastien Lecommandoux.
Angewandte Chemie International Edition,
Volume 53, Issue 1, pages 146–150, January 3, 2014
doi: 10.1002/anie.201308141